Транзисторный ключ Советский патент 1993 года по МПК H03K17/60 

Фиг.1

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение преимущественно в модуляторах импульсных пере- датчиков, а также в преобразователях постоянного напряжения с бестрансформа- тррным входом.

Целью дополнительного изобретения является повышение надежности путем коррекции траектории выключения.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого транзисторного ключа; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений и токов.

Предлагаемый транзисторный ключ (фиг. 1) так же, как и устройство по основному изобретению, содержит первый 1 и второй 2 транзисторы, первый диод 3, токоограничивающий элемент 4 (например, резистор), первый конденсатор 5, а также первый 6 и второй 7 выходные выводы и шину 8 управляющего тока 1уПр.

.В транзисторный ключ введены дополнительный второй конденсатор 9, второй 10, третий 11, четвертый 12 и пятый 13 диоды, а также трансформатор 14 с первой 1.5 и второй 16 обмотками. Параллельно база-эмит- терному переходу транзистора 2 включен резистор 17.

При этом аналогично устройству по основному изобретению к первому выходному выводу 6 ключа присоединен коллектор пер- воготранзистора 1, эмиттер которого соединен с коллектором второго транзистора 2. Эмиттер последнего соединен непосредственно со вторым выходным выводом 7 ключа и через первый конденсатор 5 соединен с катодом первого диода 3, анод которого соединен с базой первого транзистора 1. Параллельно первому диоду 3 включен токо- рграничивающий элемент 4. ;: В отличие от устройства по основному изобретению первая обмотка 15 трансформатора 14 включена между эмиттером второго транзистора 2 и анодом второго диода 10, катод которого соединен с катодами первого 3 и третьего 11 диодов. При этом анод третьего диода 1.1 соединен непосредственно с катодом четвертого диода 12 и через второй конденсатор 9 соединен с катодом пятого диода 13, анод которого соединен с коллектором первого транзистора 1. Анод четвертого диода 12 соединен с эмиттером второго транзистора 2, а вторая обмотка 16 трансформатора 14 подключена параллельно пятому диоду 13. Транзистор 1 обычно высоковольтный с толстой базой и потому имеющий увеличенное время выключения, а транзистор 2 - низковольтный с малым временем выключения. По этой причине в коррекции траектории выключения нуждается

главным образом высоковольтный транзистор 1.

Предлагаемый транзисторный ключ (фиг. 1) работает следующим образом.

, В интервалах между импульсами управляющего тока lynp транзисторы 1 и 2 заперты. При этом от источника питания 18 через внешнюю нагрузку 19 ключа происходит заряд конденсаторов 5 и 9 (фиг. 2, а). Ток

заряда Is конденсатора 5 протекает по цепи: положительный полюс источника 18-на- грузка 19-диод13-конденсатор 9-диод 11- конденсатор 5-отрицательный полюс источника 18(фиг, 2, в). Конденсатор 5 заря., Сэ

жается до напряжения г Е18, где

Л 5

Сб, Сэ - емкости конденсаторов 5 и 9, Ei8 напряжение источника 18 (фиг. 2, б). Диоды 3, 10 и 12 в это время заперты, ЕБ

Е|8, С5 С9.

При поступлении в момент TI импульса управляющего тока lynp на шину 8 и на базу транзистора 2 он насыщается. При этом начинается разряд конденсатора 5 через токоограничивающийэлемент 4,

. база-эмиттерный переход транзистора 1 и

насыщенный транзистор 2; благодаря этому

насыщается и транзистор 1. Одновременно

начинается разряд конденсатора 9 по цепи:

правая обкладка конденсатора 9, имеющая положительный потенциал - обмотка трансформатора 14-насыщенный транзистор 1- насыщённый транзистор 2-диод 12-левая обкладка конденсатора 9, имеющая, отрицательный потенциал; диоды 3, 11 и 13 при этом заперты. Энергия, запасенная в конденсаторе 9, передается током IB в конденсатор 5 через обмотку 15 трансформатора 14 и через диод 10 (фиг, 2, в). Эта энергия

расходуется на поддержание тока базы транзистора Т и открытого состояния ключа в течение всей длительности импульса Т (от TI до Та). Напряжение Ек на ключе имеет форму, показанную на фиг. 2, г. Ток 119 через

нагрузку 19 имеет форму прямоугольного импульса (фиг. 2, д).,

В момент Та окончания управляющего импульса транзистор 2 запирается, благодаря чему разрывается цепь для протекания

тока эмиттера у транзистора t. Этим достигается аналогично устройству по основному изобретению форсированное запирание транзистора 1 и всего ключа: ток, обусловленный процессом рассасывания неоснов

ных носителей заряда, протекает из базы транзистора 1 через диод 3 в конденсатор 5. Ток 119 нагрузки спадает в течение интервала Та, Тз, равного времени выключения. После запирания транзисторов 1 и 2

аналогично описанному выше начинается заряд конденсаторов 5 и 9. При этом скорость нарастания напряжения Ек на ключе оказывается ограниченной в течение интервала времени Та, Тз (фиг. 2. г). В результате уменьшается мощность, рассеиваемая,в частности, в транзисторе 1 в течение интервала времени Jz, Тз, пока происходит процесс выключения. Тем самым снижается вероятность вторичного пробоя высоковольтного транзистора 1 и, как следствие, повышается надежность - в этом и состоит положительный технический эффект от использования предложения.

Формула изобретения Транзисторный ключ, содержащий первый и второй транзисторы, первый диод, токоограничивающий элемент и первый конденсатор, коллектор первого транзистора соединен с первой выходной шиной, эмиттер соединен с коллектором второго транзистора, эмиттер которого соединен с второй выходной шиной и через первый

конденсатор подключен к катоду первого диода, анод которого соединен с базой первого транзистора, параллельно первому диоду включен токоограничивающий элемент, база второго транзистора подключена к

первой шине управления, а катод первого диода подключен к второй шине управления, отличающийся тем, что с целью повышения надежности путем коррекции траектории выключения/введены второй

конденсатор, второй, третий, четвертый и пятый диоды, а также трансформатор, первая обмотка которого включена между эмиттером второго транзистора и анодом

второго диода, катод которого соединен с катодами первого и третьего диодов, анод третьего диода соединен непосредственно с катодом четвертого диода и через второй конденсатор соединен с катодом пятого диода, анод которого соединен с коллектором первого транзистора, анод четвертого диода соединен с эмиттером второго транзистора, а вторая обмотка трансформатора подключена параллельно пятому диоду.

Использование: изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в модуляторах импульсных передатчиков, преобразователях постоянного напряжения. Устройство содержит: 2 транзистора (1, 2), 5 диодов (3, 10. 11, 12, 13), 2 конденсатора (5, 9), 1 трансформатор (14) с обмотками (15, 16), 1 токоограничивающий элемент (4), 2 выходные шины (6,7) 1 управляющую шину (8). 2 ил.