Транзисторный ключ Советский патент 1990 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к транзисторным ключам, предназначенньм для коммутации силовой нагрузки, в частности например, индуктивного характера.

Цель изобретения - повышение надежности работы, а также расширение области применения для коммутации больших токов при выбранном силовом транзисторе.

На чертеже приведена схема транзисторного ключа.

Транзисторный ключ содержит силовой транзистор 1, в коллекторную цепь которого включены первичная обмотка

2трансформатора 3 тока, нагрузка 4 (условно изображенная в виде трансформаторного однотактного каскада) и шина 5. Параллельно коллектору и эмит теру транзистора 1 подключена демпфирующая цепь 6, служащая для формирования области безопасной работы этого транзистора. База транзистора 1 соединена с эмиттером первого управ- ляющего транзистора 7 и с коллектором второго управляющего транзистора 8. Коллектор транзистора 7 через резистор 9 соединен с шиной 5 и через об ратновключенный диод 10 - с началом включающей обмотки 11 трансформатора

3тока, конец которой через резистор 12, начало выключающей обмотки 13 и эмиттер транзистора 1 соединен с общей шиной 14. Эмиттер транзистора 8 соединен через резистор 15 и прямо- включенный диод 16 с концом выключающей обмотки 13. Конец включающей обмотки 11 соединен с вторым выводом конденсатора 17, первый вывод которо- го через резистор 18 соединен с базой транзистора 8, которая через параллельно включенные диод 19 и резистор

20 соединены с концом включающей об- Мотки 11, начало которой соединено с коллектором транзистора 21, база которого соединена с базой транзистора 8, а эмиттер через резистор 22 - с анодом диода 16. База транзистора 7 подключена к шине 23 управления. Ключ работает следующим образом.

Запертое состояние транзистора 1 характеризуется закрытым транзистором 7. и отсутствием тока в нагрузке 4. При появлении положительного импульса на шине 23 управления открывается (транзистор 7. Через резистор 9 в ба- Ьу транзистора 1 подается начальный импульс открывающего тока. Транзистор

0 5

«

Q

5

5

1 открывается и остается в открытом и насыщенном состоянии (при наличии положительного импульса управления и . г- крытого состояния транзистора 7) за счет действия положительной обратной связи обмоток 2 и 11 трансформатора 3 тока. В нагрузке 4 появляется ток, длительность которого определяется длительностью импульса управления.

Запертое состояние транзистора 8 обеспечивается низким напряжением выключающей обмотки 13 трансформатора 3 тока, падением напряжения на диоде 16, параллельно включенных диоде 19 и резисторе 20, резисторе 18. Также при увеличении напряжения на выключающей обмотке 13 происходит более быстрое увеличение падения напряжения на резисторе 12 от прохождения тока открывания силового транзистора 1 от включающей обмотки 11. При этом падение напряжения на резисторе 12 вычитается из увеличивающегося напряжения на обмотке 13 трансформатора 3 тока. Следовательно, напряжение на базе транзистора 8 уменьшается, что обеспечивает запертое состояние этого транзистора при наличии положительного импульса на шине 23 управления.

После окончания действия положительного импульса на шине 23 управления транзистор 7 запирается. Прекращается базовый ток силового транзистора 1. Одновременно с этим напряжение на выключающей обмотке 13 повышается настолько, что открывается транзистор 8. Это приводит к тому, что в базу силового транзистора 1 начинает поступать запирающий (рассасывающий) ток. Одновременно с транзистором 8 открывается и транзистор 21, через который приходит ток, определяющий с помощью соотношения сопротивлений резисторов 15 и 22 ток, проходящий через транзистор 8. Тем самым осуществлятся ограничение запирающего тока силового транзистора 1 с целью исключения его отказа.

В момент закрытия силового транзистора 1, когда прекращается его коллекторный ток, а следовательно, и ток через выключающую обмотку 13, разряжается через эмиттерно-базовый переход силового транзистора 1 конденсатор 17 для завершения рассасывания неосновных носителей в базовой структуре этого транзистора. Конденсатор 17 разряжается от суммарного падения напряжения

515

на диоде 19 и база-эмиттерном переходе транзистора 8 до падения напряжения на база-эмиттерном переходе этого транзистора. При этом резистор 20 дает возможность базовому току снижать- ся не скачком, а линейно. После разряда конденсатора 17 закрывается транзистор 8, и он остается закрытым все последующее время до следующего мо- ментя запирания силового транзистора 1. I Таким образом, в схеме транзисторного ключа при наличии положительного импульса на шине 23 управления за счет вычитания падения напряжения на резисторе 12 из напряжения на выключающей обмотке 13 трансформатора 3 тока исключается возможность открытия транзистора 8, а следовательно, закрытия силового транзистора 1. Также за счет введения транзистора 21 и резисторов 15 и 22 обеспечивается ограничение запирающего тока силового транзистора 1 и исключается возможность отказа силового транзистора, а также появляется возможность прохождения большого коллекторного тока через силовой транзистор 1.

Если бы транзистор 21 и резисторы 15 и 22 отсутствовали, то при увели- чении коллекторного тока силового транзистора 1 увеличился бы ток через выключающую обмотку 13 трансформатора 3 тока, что может привести к пробою базо-эмиттерного перехода силового транзистра 1 запирающим током при малом количестве витков в выключающей обмотке 13. Если увеличить количество витков в обмотке- 13, то это может привести к открыванию транзистора 8 при наличии в этот момент положительного импульса на шине 23 управления на базе транзистора 7. Следовательно, происходит недоиспользование силового транзистора 1 по коллекторному току. Наличие транзистора 21 и резисторов 15 и 22 делает независим количество витков в обмотке 13 от количества витков в обмотке 2 трансформатора 3 тока Данные признаки повышают надежность работы транзисторного ключа и расширяют область его применения для ком

« 0 5

о д с Q

5

00

мутации .больших токов при выбранном силовом Транзисторе.

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, трансформатор тока-; два управляющих транзистора, три диода, конденсатор, три резистора, эмиттер силового транзистора соединен с общей шиной, коллектор - с концом первичной обмотки трансформатора тока, начало которой через, нагрузку подключено к шине питания, коллектор первого управляющего транзистора через первый резистор соединен с шиной питания, база - с шиной управления, а эмиттер - с коллектором второго управляющего транзистора и с базой силового транзистора, начало включающей обмотки трансформатора тока соединено с анодом первого диода, катод которого подключен к коллектору первого управляющего транзистора, начало выключа- ющей обмотки трансформатора тока соединено с общей шиной, а конец - с катодом второго диода, анод которого подключен к первому выводу конденсатора, второй вывод которого соединен с концом включающей обмотки трансформатора тока и через параллельно соединенные третий диод и второй резистор - с базой второго управляющего транзистора, которая через третий резистор подключена к первому выводу конденсатора, отличающий - с я тем, что, с целью повышения надежности работы и расширения области применения, введены дополнительный транзистор и три резистора, база дополнительного транзистора соединена с базой второго управляющего транзистора, эмиттер которого через четвертый резистор подключен к первому выводу конденсатора, коллектор дополнительного транзистора соединен с началом включающей обмотки трансформатора тока, конец которой через пятый резистор подключен к общей шине, эмиттер дополнительного транзистора через шестой диод подключен к первому выводу конденсатора.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для коммутации силовой нагрузки, например, индуктивного характера. Цель изобретения - повышение надежности работы и расширение области применения. Для этого в устройство введены транзистор 21 и резисторы 12, 15 и 22. Устройство содержит силовой транзистор 1, управляющие транзисторы 7, 8, трансформатор 3 тока с первичной обмоткой 2 и вторичными обмотками 11, 13, диоды 10, 16, 19, резисторы 18, 20, 9. На чертеже также показаны шина 5 питания, шина 23 управления, нагрузка 4, демпфирующая цепь 6. Введение транзистора 21 и резисторов 15, 22 и 12 делает независимым количество витков в обмотке 13 от количества витков в обмотке 2 трансформатора 3 тока. 1 ил.