Транзисторный ключ Советский патент 1990 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к- импульсной коммутационной технике, а именно к электронным устройствам управления элементами автоматических систем и вторичных источников питания.

Целью изобретения является увеличение быстродействия.

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого устройства.

Транзисторный ключ содержит выходной силовой транзистор 1, коллектор которого соединен с выходной клеммой 2 и катодом диода 3 отрицательной обратной связи, а эмиттер через резистор 4 соединен с минусовой шиной источника питания и выходной клеммой 5. База силового транзистора 1 соединена с эмиттером входного транзистора 6 и через первый шунтирующий резистор 7 с минусовой длиной источника питания. База транзистора 6 соединена с анодом диода 3 отрицательной обратной связи, коллекторами токоставилизирующих транзисторов 8 и 9 и через второй шунтирующий резистор 10 - с минусовой шиной источника питания. Эмиттер транзистора 8 соединен с базой транзистора 11 и базой транзистора 9, база-эмиттер- ный переход которого шунтирован резистором 12, а эмиттер через резистор 13 соединен с плюсовой шиной 14 источника питания и через токоог- раничительный диод 15 с коллектором транзистора 6, в цепи питания которого включен резистивный делитель, состоящий из резисторов 16 и 17, точка соединения которых подключена к эмиттеру управляющего транзистора 11, коллектор которого соединен с базой транзистора 8 и через резистор 18 с .управляющим входом 19. Сток полевого транзистора 20 с р-п-пере- ходом соединен с базой силового транзистора 1, затвор через конденсатор 21 соединен с входом 19 управления и через резистор 22 с истоком и минусовой шиной источника питания. Сток второго полевого транзистора 23 соединен с базой управляющего транзистора 11, затвор - с базой входного транзистора 6, а исток - с анодом второго диода 24 отрицательной обратной связи, катод которого соединен с коллектором выходного силового транзистора 1. Четвертый резистор 25 включен между базами управляющего транзистора 11 и второго токоста- билизирующего транзистора 9.

Транзисторный ключ работает следующим образом.

0

S

0

5

0

5

5

0

5

При наличии сигнала 1 (U

U

пит

) на входе 19 транзисторы 8 и

9 закрыты, транзистор 6 также закрыт, следовательно закрыт и силовой транзистор 1. При этом конденсатор 21 заряжен до величины напряжения источника питания, транзистор 20 открыт и своим малым сопротивлением сток - исток шунтирует база-эмиттер- ный переход транзистора 1, поддерживая его в закрытом состояний. Транзистор 23 и диод 24 закрыты и не оказывают влияния на работу схемы.

При подаче на вход О ( 0) транзистор 20 закрывается отрицательным напряжением с конденсатора 21 и не мешает-дальнейшей работе схемы. По цепи базы транзистора 8 через резистор 18 протекает ток. Падение напряжения на резисторах 12 и 13 от эмиттерного тока транзистора 8 открывает транзистор 11, замыкается отрицательная обратная связь, и транзистор 8 выходит на режим стабилизации тока, так как при увеличении тока эмиттера транзистора 8 увеличивается падение напряжения на резисторах 12 и 13., что вызывает дополнительное открывание транзистора 11, который уменьшает ток базы транзистора 8. Под действием тока коллектора транзисторна 8 на резисторе 10 появлется падение напряжения, которое открывает транзистор 6. Падение напряжения на резисторе 16 от тока коллектора транзистора 6 уменьшает ток коллектора транзистора 11, при этом транзистор 8 дополнительно открывается, и падение напряжения на резисторе 12 увеличивается, что еще больше открывает транзистор 9 и, как следствие, транзистор 6. Процесс увеличения тока коллектора транзистора 9, а следовательно и транзистора 6, а следовательно, и тока базы транзистора 1 будет продолжаться до тех пор, пока не откроется диод 24, что произойдет при условии, что напряжение на коллекторе силового транзистора 1 станет меньше напряжения отсечки транзистора 23. Ток транзистора 23 протекает через резистор 25, создает на нем дополнительное падение напряжения, дополнительно

51550

открывая транзистор 11, который уменьшает ток стабилизации транзисторов 8 и 9, а соответственно, и уменьшается ток транзистора 6 и ток базы транзистора 1, уменьшая степень насыщения последнего.Если остаточное падение напряжения на силовом транзисторе 1 велико, что характерно для высоковольтных транзисторов, то процесс стабилизируется. Если остаточное напряжение достаточно мало, то открывается диод 3 и дополнительно уменьшается степень насыщения транзистора 1.

В случае, если диоды 24 и 3 не откроются, то при достижении максимального тока коллектора транзистора 6 напряжение на резисторе 17 станет больше, чем напряжение на диоде 15, диод откроется и дальнейшее увеличение тока коллектора транзистора 9 прекратится. Схема придет к другому установившемуся режиму.

При подаче в любой момент на вход 19 1 закроются транзисторы 8; 9 и 6, откроется полевой транзистор 20 шунтируя своим малым сопротивлением база-эмиттерный переход силового транзистора 1 и уменьшая тем самым время рассасывания неосновных носителей в его базе, транзистор 1 закроется. Схема возвратится в исходное состояние.

0

Таким образом, введение второго полевого транзистора, четвертого резистора и второго диода отрицательной обратной связи позволяет расширить диапазон регулирования тока базы силового транзистора, что позволяет уменьшить степень насыщения силового транзистора в широком диапазоне токов нагрузки, независимо от величины остаточного падения напряжения на транзисторе, что приводит к уменьшению времени восстановления силового транзистора и, соответственно, к увеличению быстродействия

Формула изобретения

Транзисторный ключ по авт.св. № 1476604, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены второй полевой транзистор, четвертый резистор

и второй диод отрицательной обратной связи, причем сток второго полевого транзистора соединен с базой управляющего транзистора, затвор - с базой входного транзистора, исток - с

анодом второго диода отрицательной обратной связи, катод которого соединен с коллектором выходного силового транзистора, а четвертый резистор включен между базами управляющего транзистора и второго токостаби- лизирующего транзистора.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электронным устройствам управления элементами автоматических систем и вторичных источников питания. Цель - увеличение быстродействия - достигается тем, что в транзисторный ключ введены полевой транзистор 23, резистор 25 и диод 24 отрицательной обратной связи. Транзисторный ключ содержит также силовой транзистор 1, диод 3 отрицательной обратной связи, резисторы 4, 12, 13, входной транзистор 6, шунтирующие резисторы 7, 10, 18, 22, токостабилизирующие транзисторы 8, 9, транзистор 11, токоограничительный диод 15, резистивный делитель, состоящий из резисторов 16, 17, управляющий вход 19, полевой транзистор 20 с P-N-переходом, конденсатор 21. 1 ил.