Транзисторный ключ Советский патент 1992 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах электронной коглмутации,

Известен транзисторный ключ, содержащий два транзистора разных типов проводимости, эмиттеры которых подключены к разным полюсам источника напряжения, управляющий элемент, резисторный делитель напряжения, включенный между коллектором первого и эмиттером второго транзисторов, причем база второго транзистора соединена со средней точкой делителя напряжения, последовательно соединенные стабилитрон и резистор, включенные между базой первого транзистора, коллектором второго транзистора и выходной клеммой, третий транзистор того же типа проводимости, что и второй, времязадающий мост.образованный интегрируюа1ей RC-цепью и вторым резисторным делителем напряжения, причем в одну из диагоналей времязадающего моста включен переход коллектор-эмиттер первого транзистора, а в другую диагональ - переход база-эмиттер третьего транзистора. При этом эмиттер и коллектор третьего транзистора соединены со средней точкой RC-цепи и базой первого транзистора и входом управляющего элемента соответственно 1.

Известный транзисторный ключ имеет недостаток, заключающийся в том, что при включении инерционной нагрузки возможно срабатывание защиты, когда порог установлен на ток, меньший чем пусковой ток инерционной нагрузки.

Известен также транзисторный ключ, содержащий два транзистора одного типа проводимости, один транзисюр другого типа проводимости, четыре резистора, шины: источника питания, входную.выходиую и общую 2,

Известный транзисторный кл(0ч не обеспечивает номинального режима при включении инерционной нагрузки, так как во время протекания достаточного болыиого пускового тока на выходном транзисторе ключа повышается падение напряжения на эмиттерно-коллекторном переходе, и на нагрузке, таким образом, оказывается не все напряжение питающей шины, а напряжение, равное напряжению питающей 1имны минус значительное падение и зпряжения на эмиттерно-коллекторном переходе выходного транзистора.

Цель изобретения расширение эксплуатационных возможностей ключа и повышение надежности в устлновившемся режиме.

Цель достигается тем, что в транзисторный ключ, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, третий транзистор другого типа проводимости и четыре резистора, причем эмиттер первого транзистора соединен с шиной источника питания и первым выводом первого резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу второго резистора и

0 базе первого транзистора, коллектор которого соединен с выходной шиной база второго транзистора через третий резистор подключена к коллектору третьего транзистора, база и эмиттер которого соответственно соединены с входной и общей шинами, коллектор второго транзистора noдключe i к первому выводу четвертого резистора, база и эмиттер второго транзистора соответственно соединены с вторым

0 выводом второго резистора и выходной шиной, второй вывод четвертого резистора по,дкл1ачен к входной шине, введены четвертый транзистор такого же типа проводимости, что и первый, пятый, шестой, седьмой,

5 восьмой, девятый транзисторы такого же типа проводимости, что и третий транзистор, стабилитрон, конденсатор, тумблер и пя-тый, шестой, седьмой, восьмой резисторы, причем четвертый транзистор подключен

0 пapaллeльt 0 первому транзистору, эмиттер пятого транзистора подключен к второму выводу третьего резистора, а коллектор через пятый резистор соединен с базой второго транзисхора, коллектор шестого

5 транзистора подключен к базе третьего транзистора, а эмиттер шестого транзистора пoдключet к общей шине, к которой также по,цключе11ы эмиттер седьмого транзистора, отрицательная обкладка конденсатора, эмиттер восьмого транзистора и второй вывод тумблера, а к шине источника питанил подключены первый вывод шестого резистора, первый и второй выводы седьмого резистора, и первый вывод восьмого резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом 7умблера, с базой шестого транзистора и с базой восьмого транзистора, коллектор которого через девятый резистор соединен с положительной обкладкой

0 конденсатора, с третьим выводом седьмого резистора и с катодом стабилитрона, анод которого соединен с базой седьмого транзистора, коллектор которого подключен к второму выводу шестого резистора и базе

5 пятого транзистора.

Сравнение залвляемого решения с другими техническими решениями показывает, что введенные новые элементы и связи позволяют расширить эксплуатационные возможности и на,цежность.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого транзисторного ключа.

Ключ содержит транзисторы 1-3 одного типа проводимости, транзисторы 4-8 другого типа проводимости, стабилитрон 9, конденсатор 10, резисторы 11-19, управляющий тумблер 20, шины: входную 21, питания22, выходную 23. общую 24. Транзисторы 1 и 2 одного типа проводимости включены параллельно, причем их эмиттеры подключены к шине 22 питания, базы подключены к первому выводу резистора 16 и второму выводу резистора 17, а коллекторы подключены к выходной шине 23 и эмиттеру транзистора 3 такого же типа проводимости, что и транзисторы 1 и 2. К шине 22 питания подключены также вторые выводы резисторов 11, 13, 14, 16. Эмиттеры транзисторов 5-8 другого типа проводимости соединены с общей шиной 24. с которой соединены второй вывод тумблера управления, отрицательная обкладка конденсатора 10, положительная обкладка которого подключена к первому выводу резистора 13, второму выводу резистора 12 и катоду стабилитрона 9. База транзистора 3 подсоединена первому выводу резистора 17. второму выводу резистора 15 и второму выводу резистора 18, з коллектор через резистор 19 подключен к базе транзистора 5, коллектору транзистора 5 и входной шине 21. Коллектор транзистора 5 подключен к первому выводу резистора 18 и эмиттеру транзистора 4, коллектор которого соединен с первым выводом резистора 14 и коллектором транзистора 7, .база которого подключена к аноду стабилитрона 9. Первый вывод тумблера управления соединен с первым выводом резистора 11 и базами транзисторов 6 и 8. Коллектор транзистора 8 соединен с первым выводом резистора 12.

Транзисторный ключ работает следующим образом.

При замыкании управляющего тумблера 20 и при наличии на входной шине 21 управляющего импульса малой длительности и положительной полярности закрываются транзисторы б и 8 и открываются транзисторы 5, 4, 1, 2 в результате чего выходная шина 23 подключается к шине 22 источника питания. При этом отпирается транзистор 3 и его коллекторный ток поступает на базу транзистора 5, который обеспечивает включенное состояние транзисторов 1, 2 при отсутствии запускающего импульса. Открытый транзистор 4 соединяет резисторы 15 и 18 параллельно, уменьшая их сопротивление и увеличивая тем самым базовый ток транзисторов 1 и 2,

что приводит их к глубокому насыщению и уменьшению падения напряжения на их эмиттерно-коллекторных переходах в момент включения. Конденсатор 10 заряжается через резистор 13. По мере зарядки конденсатора 10 напряжение на его обкладках увеличивается и, когда оно достигнет напряжения стабилизации стабилитрона, то последний открывается, затем открывается транзистор 7 и закрывается транзистор 4, отключая резистор 15 от резистора 18, в результате чего ключ переходит в номинальный режим.

При размыкании управляющего тумблера 20 открываются транзисторы 6, 8, конденсатор 10 разряжается по цепи: первый вывод резистора 12 - змиттерно-коллекторный переход транзистора 8 - общая шина 24. Транзистор 6 запирает транзистор 5, в результате чего закрываются транзисторы

1,2, 3 и выходная шина 23 отключается от шины 22 источника питания.

При наличии токовой перегрузки в силовой цепи увеличивается падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзисторов 1 и 2, что приводит к запиранию транзистора 3. в результате чего последовательно закрьваются транзисторы 5, 1 и

2,обеспечивая отключение силовой цепи.

Таким образом,введение в транзисторный ключ дополнительных транзисторов 2, 4, 6, 7, 8, стабилитрона 9. конденсатора 10, резисторов 11-15 и управляющего тумблера 20 дает возможность в момент включения инерционной нагрузки, имеющей значительный пусковой ток, увеличить базовый ток транзисторов 1 и 2, тем самым переводя их в состояние насыщения при большом пусковом токе, что не влечет за собой уменьшения коммутируемого напряжения шины 22 на нагрузке, что имело место при одном выходном транзисторе. Длительность пускового режима транзисторов 1 и 2 регулируется величиной резистора 13. Все это дает возможность обеспечить номинальный пусковой режим инерционных нагрузок.

В установившемся режиме увеличивается надежность ключа, так как коммутацию нагрузки обеспечивают два транзистора, разгруженных по току в результате их параллельного соединения.

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий первый и второй транзисторы первого типа проводимости, третий транзистор второго типа проводимости и четыре резистора, причем эмиттер первого транзистора соединен с шиной источника питания и первым выводом первого резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу второго

резистора и базе первого транзистора, коллектор которого соединен с выходной шиной, база второго транзистора через третий резистор подключена к коллектору третьего транзистора, база и эмиттер которого соответственно соединены с входной и общей шинами, коллектор второго транзистора подключен к первому выводу четвертого резистора, база и эмиттер второго транзистора соответственно соединены с вторым выводом второго резистора и выходной шиной, второй вывод четвертого резистора подключен к базе третьего транзистора, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения н 1дежности в установив1иемсл режиме, введены четвертый транзистор первого типа проводимости, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый транзисторы второго типа проводимости, стабилитрон, конденсатор, ключа, пятый, шестой, седьмой, восьмой резисторы, причем четвертый транзистор подключен параллельно первому транзистору, эмиттер пятого транзистора подключен к

второму выводу третьего резистора, а коллектор через пятый резистор соединен с базой второго транзистора, эмиттер шестого транзистора подключен к общей шине, к которой также подключены эмиттер седьмого транзистора, отрицательная обкладка конденсатора, эмиттер восьмого транзистора и первый вывод ключа, а к шине источника питания подключены первый вывод шестого резистора, первый и второй выводы седьмого резистора и первый вывод восьмого резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом ключа, с базой шестого транзистора и с базой восьмого транзистора, коллектор которого через девятый резистор соединен с положительной обкладкой конденсатора, с третьим выводом седьмого резистора и с катодом стабилитрона, анод которого соединен с базой седьмого транзистора, коллектор которого подключен к второму выводу шестого резистораи базе пятого транзистора, коллектор шестого транзистора соединен с базой третьего транзистора.

Использование: в импульсной технике, в устройствах электронной коммутации. Сущность изобретения: устройство содержит восемь транзисторов 1-8, девять резисторов 11-19, стабилитрон 9, конденсатор 10, ключ 20, входную шину 21, шину 22 питания, выходную шину 23, общую шину 24. 1 ил.