Магнитно-транзисторный ключ Советский патент 1980 года по МПК H03K17/60 

(54) мАгаитно-трАнзисторный ключ

Изобретение относится к импульсной техник аяо может найти применение в системах регу лирования и ;травления. Известен ключ постоянного тока, содержащий силовой транзистор и трансформатор тока, первичная обмотка которого соединена последовательно с диодом и базо-эмиттерным переходом силового транзистора, а последовательно с другой вторичной обмоткой включен управляемый ключ 1 . Недостаток известного устройства - неупра ляемое запирание силового транзистора, что увеличивает потери в устройстве и ограничивает область его применения. Известен магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор и трансформатор тока, у которого первичная обмотка включена последовательно с коллекгорно-эмит терной цепью силового тршзистора и нагрузкой, первая вторичная обмотка через первый диод подключена к базо-змиттерному переходу силового транзистора, а вторая вторичая обмотка первым выводом подключена базе силового транзистора и вторым - чере Соединенные последовательно второй диод и Чхновной транзисторньп ключ подключена к эмиттеру силового транзистора 2}. Недостаток известного устройства - относительно большая мощность входного сигнала, необходимая для коммутаций. Целью изобретения является повышение КПД. Поставленнгш цель достигается тем, что в магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор и трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно с коллекторно-змиттерной цепью оитового транзистора и нагрузкой, первая вторичная обмотка через первый диод подключена к базо-змгггерному переходу силового транзистора, а вторая вторичная обмотка первым выводом подключена к базе силового транзистора, и вторым выводом через послелювагельно соединенные второй диод и основной транзисторный ключ подключена к эмиттеру силового транзистора, введены дополнительные вторичная обмотка, диод и транзисторный ключ, причем дополнительная вторичная обмотка одним выводом подключена ко второму выводу второй вторичной обмотки, а другим выводом через соединенные последоватёлыю дополнительнь1е диоды и транзисторный кдюч подключена к управляющему входу 0(3iOBJforo транзисторного ключа, а управляющий вход дополнительного транзисторного ключа соединен с шиной источника входного сигаала, На чертеже представлена принципиальная схема предложенного магнитно-транэисториого ключа. В нем коллектор силового транзистора 1 через первичную обмотку 2 трансформатора тока 3 и нагрузку 4 связан с шиной 5 питания. Эмиттер силового транзистора 1 непосредственно соединен с заз.емленной шиной б, а база связана е этой шиной через цепь поддержания запертого состояния силового транзи:стора. В качестве такой цепи использована выходная цепь шунтирующего транзисторного ключа 7. Кроме того, база силового транзисто ра 1 непосредствешо подключена к обшей точке первой вторичной обмотки 8 и второй вторичной обмотки 9. Последовательной обмоткой 9 включена дополнительная вторичная обмотка 1,0. Цепь из соединенных последовательно первой вторичной обмотки 8 и диода 11 вкйючена ме ду базой и эмиттером силового транзистора 1. К базе силового транзистора 1 подключен первый вывод второй вторичной обмотки 9, а второй вывод этой обмотки соедвден с первым выводом дополнительной вторичной об мотки 10. Общая точка второй и дополнительной вторичных обмоток 9 и 10 через диод 12 и основной транзисторный ключ 13 подключена к эмттеру силового транзистора 1.-Второй вывод дополнительной вторичной обмЪткй 10 через дополнительные диод 14 и транзисторный ключ 15 подключены к управляющем входу основного транзисторного ключа 13. Управляющие входы транзисторных ключей и 15 подключены к выходу инвертора, образо ванного резистором 16 и транзистором 17, через резисторы 18 и 19 соответственно. Между точкой соединения диода 11 и первой вторичной обмотки 8 и коллектором силового транзистора 1 включен резистор 20. Принцип действия устройства состоит в следующем. В отсутствие управляющего сигнала на базу транзистора 17 последний заперт и в базовые цепи трайзисторных ключей 7 и 15 задается ток, поддерживающий их в состоянии насыщен - При этом между базой и эмиттером силового транзистора 1 устанавливается небольшая раз: кость потенциалов, и силовой транзистор - в состоянии отсечки. При поступлении сигнала положительной полярности на базу транзистора 17 запираются ключи 7, 13 и 15. Ток, протекающий через резистор 20 и обмотку 8, начинает поступать в базу транзистора 1, переводя его в активный режим.За счет положительной обратной связи, осуществляемой трансформатором 3, силовой 1рзнзистор 1 отпирается лавинообразно и переходит в насыщенный режим. При этом ток базы пропорционален току коллектора, а коэффициентом пропорциональности является коэффициент трансформации между обмотками 8 н 2, При снятии управляющего сигнала с базы транзистора 17 последний переходит в режим отсечки, и в управляющие цепи 1спючей 15 и 7 задается отпирающий ток через резисторы 18 и 19. Поступление отпирающего тока в базу транзисторного ключа 15 приводит к тому, что ключ 13 переходит в насйщенньй режим, и тогда в базу силового транзистора начийзет поступать запирающий ток, пропорциональный току коллектора. Чтобы ключ 13 работал в режиме насыщения, необходимо в его базу задавать достаточно больщой отпирающий ток. Этот ток задаётся через транзисторньш ключ 15, который pa6otaeT а активном режиме, но близко к гранищ между активным и насыщенным режимами. Это достигается соответствующим выбором коэффициента трансформации между обмотками 9 и 10. , После запирания силового транзистора автоматически прекращается протекание тока как через транзисторный ключ 13, так и через транзисторный ключ 15, т.е. цепь формированного запирания силового ключа практически прекращает потребление мощности от источника питания. Ток же через резистор 19 может быть сделан весьма малым, если число секций обмотки отрицательной обратной связи и число транзисторов, образующих схему составного транзистора, увеличить. Таким образом, в предложенном ключе достигается уменьщение величины тока, необходимого для управления силовым ключом, и это достигается не только без увеличения мощности потребления цепями управления, но и позволяет сократить потери в цепях, управления. Формула изобретения Магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор и трансформатор тока, первичная обработка которого включена последовательно с коллекторно-эмиттерной цепью силоBoro транзистора и нагрузкой, нервая вторичная обмотка яерез первый диод подключена к базо-эмиттерному переходу силового транзистора, а вторая вторичная обмотка первым выводом подключена к базе силового транзистора, и вторым - через последовательно соединенные второй диод и основной транзисторный ключ подключена к 31миттёру силового транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД в него введены дополнительные вторичная обмотка, диод и транзисторный ключ, причем дополнительная вторичная обмотка одним выводом подключена к второму выводу второй вторичной обмотки.

а другим выводом через соединенные последовательно дополнительные даод и транзисторный ключ подключена к управляющему входу осяовного транзисторного ключа, а управляющий вход дополнительного транзисторного кшча соединен с йпшой источника входного сигнала.

Источники информации, принятьге во внимание при экспертше

2.Авторское свидетельство СССР по заявке N 2098276/18-21, кл. Н 03 К 17/60, 15.01.75 (прототип).