Транзисторный ключ Советский патент 1993 года по МПК H03K17/60 

К

V9

(f

С

Использование: изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в источниках питания и высоковольтных коммутаторах. Сущность изобретения - устройство содержит: 3 транзистора (1,2, 19), 3 конденсатора (12, 13, 14), ограничитель тока (8), 3 диода (9,10,11), 4 резистора

13

-

. 8 4Z

Q

С

5

fl

I

со

ND О

А

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в источниках питания и высоковольтных коммутаторах..

Цель изобретения - повышение надеж.- ности транзисторного ключа.

По сравнению с известным транзисторным ключом введены два конденсатора, четыре резистора, два диода, транзистор. Использование вновь введенных элементов не имеет особенностей по сравнению с использованием в известных устройствах. Совокупность связей второго, третьего диодов, первого, второго, третьего, четвертого резисторов, второго конденсатора, третьего транзистора позволяет регулировать задержку открывания силовых транзисторов в зависимости оттока, протекавшего в выходной шине в момент закрывания силовых транзисторов в предшествующем такте. Введение третьей управляющей шины и третьего конденсатора позволяет дополнительно регулировать задержку открывания. Кроме этого, указанная совокупность связей позволяет ограничить ток базы второго силового транзистора в момент его закрывания на безопасном уровне.. Тем самым повышается надежность ключа.

На чертеже представлена схема транзисторного ключа.

Транзисторный ключ содержит первый 1 и второй 2 силовые транзисторы, первую 3, вторую 4, третью 5 управляющие шины, выходную шину 6, общую-шину 7, ограничитель тока 8, первый 9, второй 10, третий 11 диоды, первый 12, второй 13, третий 14 конденсаторы, первый 15, второй 16, третий 17, четвертый 18 резисторы, третий транзистор 19. Ограничитель тока 8 может быть выполнен как на резисторе, так и в виде стабилизатора тока,

Эмиттер, коллектор первого силового транзистора 1 соединены соответственно с общей шиной 7, эмиттером второго силового транзистора 2, база второго силового транзистора 2 соединена соответственно через первый диод 9 со второй управляющей шиной А и через ограничитель тока 8 с первым выводом первого конденсатора 12, а его коллектор - с выходной шиной 6. Первый вывод первого конденсатора 12 соединен через третий конденсатор 14 с третьей управляющей шиной 5 и через второй резистор 16, подключенный параллельно второму конденсатору 13, с коллектором третьего транзистора 19. Эмиттер третьего транзистора 19 соединен с общей шиной 7, база - через четвертый резистор 18 с первой уп- . равляющей шиной 3, второй ввод первого конденсатора 12 соединен с анодом второго

диода 10, катодом третьего диода Т1 и через первый резистор 15 с общей шиной 7. Катод второго Диода 10 соединен с общей шиной 7, анод третьего диода 11 соединен с базой

первого силового транзистора 1 и через третий резистор 17 с первой управляющей шиной 3.

Транзисторный ключ работает следующим образом.

0 Ко второй управляющей шине 4 подключается внешний источник положительного смещения.

Пусть на третью управляющую шину 5 подано напряжение, пропорциональное на5 пряжению на коллекторе второго силового транзистора 2, При подаче на первую управлявшую шину 3 закрывающего тока закрывается первый силовой транзистор 1 и третий транзистор 19. При этом возникает

0 режим обрыва цепи эмиттера второго силового транзистора 2 и ток выходной шины 6 начинает протекать через переход коллектор-база второго силового транзистора 2, ограничитель тока 8, первый конденсатор

5 12, второй диод 10 и первый резистор 15 на общую шину. При этом напряжение на первом конденсаторе 12 увеличивается пропор- ционально току выходной . шины 6. Ограничителем тока 8 устанавливается без0 опасный уровень базового тока второго силового транзистора 2. После рассасывания заряда в базе, второй силовой транзистор 2 начинает закрываться, при этом на пряже-. ние на его коллекторе начинает увеличи5 ваться, следовательно увеличивается и напряжение на третьей управляющей шине 5. Первый конденсатор 12 дополнительно заряжается по цепи; третья управляющая шина 5, третий конденсатор 14, первый кон0 денсатор 12, второй диод 10 и первый резистор 15.

Таким образом, напряжение на первом конденсаторе 12 пропорционально току выходной шины б и напряжению на коллекторе

5 второго силового транзистора 2. До подачи открывающего тока на управляющую шину 3 заряд на первом конденсаторе 12 сохраняется. При подаче открывающего тока на первую управляющую шину 3 открывается

0 третий транзистор 19, При этом начинается разряд первого конденсатора 12 на второй конденсатор 13 по цепи: первый вывод первого конденсатора 12, второй конденсатор 13, переход коллектор - эмиттер третьего

5 транзистора 19, первый резистор 15, второй вывод первого конденсатора 12. Падение напряжения, возникающее при этом на пер: вом резисторе 15, приводит к открыванию третьего диода 11. При этом переход база- эмиттер первого силового транзистора 1

оказывается зашунтированным диодом 11, поэтому он не открывается, По мере разряда первого конденсатора 12 падение напряжения на первом резисторе 15 уменьшается, что приводит к закрыванию третьего диода 11. С этого момента открывается первый силовой транзистор 1, Время задержки от подачи открывающего тока на первую управляющую шину 3 до открывания первого силового транзистора 1 про- порционально току в выходной шине 6 и напряжению коллектор - эмиттер транзистора 1 в предшествующем такте. После открывания первого силового транзистора 1 начинает протекать открывающий ток по цепи: вторая управляющая шина 4, первый диод 9, переход база-эмиттер второго силового транзистора 2, переход коллектор - эмиттер первого силового транзистора 1, об щая шина 7. Первый 12, второй 13 конден- саторы разряжаются через второй силовой транзистор 2, и способствуют его форсированному открыванию.

Далее все процессы повторяются.

Повышение надежности достигается уменьшением времени открытого состояния ключа за счет увеличения задержки включения первого силового транзистора 1 при увеличении тока в выходной шине б и напряжения коллектор-эмиттер второго си- лового транзистора 2, а так же ограничением на безопасном уровне базового тока второго силового транзистора 2 на этапе его закрывания. Кроме этого повышается экономичность ключа за счет использования энергии на конденсаторах для открывания второго силового транзистора 2. Дальнейшее повышение надежности возможно путем подачи на третью управляющую шину 5 напряжения, пропорционального напряжению входного источника питания.

Формула изобретения Транзисторный ключ, содержащий первый силовой транзистор, эмиттер которого соединен с общей шиной, второй силовой транзистор, коллектор которого соединен с выходной шиной, эмиттер - с коллектором первого силового транзистора, база через первый диод соединена с второй управляющей шиной и через ограничитель тока - с первым выводом первого конденсатора, о т- личающийся тем, что, с целью повышения надежности, введены второй, третий конденсаторы, третий транзистор, первый, второй, третий, четвертый резисторы, второй, третий диоды, третья управляющая ши- на, причем первый вывод первого конденсатора через третий конденсатор соединен с третьей управляющей шиной и через вторые резистор и конденсатор, соединенные между собой параллельно, подключен к коллектору третьего транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, база через четвертый резистор - с первой управляющей шиной, второй вывод первого конденсатора соединен с анодом и катодом соответственно второго и третьего диодов и через первый резистор с - общей шиной, катод второго диода соединен с общей шиной, анод третьего диода соединен с базой первого силового транзистора и че-, рез третий резистор - с первой управляющей шиной.