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

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в системах регулирования и управления, в автоматике и электроприводе. Известен магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор трансформатор тока, первичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой и выходной цепью силового транзистора, а вторичная через диод - последовательно с базовой цепью силового транзистора fl Однако это известное устройство не отличается высокой надежностью, так как увеличение тока силового транзистора при перегрузках по току в его выходной цепи оказывается ничем не ограниченным. Известен также магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой тра зистор, трансформатор тока, первичная обмотка которого соединена посл довательно с нагрузкой и выходной цепью силового транзистора, а втори ная - первым выводом к первому выво диода,а вторым выводом - к базе сил вого транзистора,управляющий транз тор, коллекторно-эмиттерная цепь которого подключена паргшлельно базоэмиттерному переходу силового транзистора И Однако и это устройство не отличается высокой надежностью. Целью изобретения является повышение надежности. Для этого в магнитно-транзисторный ключ, содерж ий силовой транзистор, трансформатор тока, первичная обмотКа которого соединена последовательно с нагрузкой и выходной цепью силового транзистора, а вторичная - перВБМ выводом - к первому выводу диода, а вторым выводом к базе силового транзистора, управляющий транзистор, коллекторно-змиттерная цепь которого подк;ночена паргшлельно базо-эмиттерному переходу силового транзистора, ,введены дополнительный транзистор и резистор, который включен паргьллельно базо-эмиттерному переходу дополнительного транзистора одним выводом ко второму осевому диоду, а вторым - к эмиттеру силового транзистора, коллектор дополнительного транзистора соединен с базой управляющего транзистора, причем управляющий и дополнительный транзисторы разного типа проводимости.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема магнитнотранзисторного ключа.

Между шинами 1 и 2 питания включены последовательно выходная цепь силового транзистора 3 (его эмиттер соединен с шиной 1), первичная обмотка 4 трансформатора 5 и нагрузка 6. Вторичная обмотка 7 трансформатора 5 первым выводом соединена с базой силового транзистора 3, а вторым через соединенные последовательно диод 8 и резистор 9 подключена к эмиттеру силового транзистора 3.Второй вывод вторичной обмотки 7, кроме того, через диод 10 соединен с шиной питания 2.

Параллельно резистору 9 включен переход эмиттер-база дополнительного транзистора 11 того же типа про.водимости, что и силовой транзистор 3. База дополнительного транзистора соединена с эмиттером силового транзистора 3, а коллектор - с базой управляющей транзистора 12, имеющего .тип проводимости, противоположный типу проводимости силового транзистора 3. Эмиттер транзистора 12 соединен с базой силового транзистора, а коллектор соединен с эмиттером силового транзистора 3.

Переходы база-эмиттер транзисторов 12 и 3 шунтированы соответственно резистором 13 и диодом 14.

К базе силового транзистора 3 подключены цепь отпирания, выполненная в виде резистора 15, второй вывод которого соединен с шиной 2 питания, и цепь запирания 16. Последняя может быть выполнена, например, в виде управляемой цепи запирающего смещения.

В исходном состоянии на входе управляемой цепи запирания 16 действует сигнал, отпирание силового транзистора 3 током резистора 15 предотвращено.

Исчезновение сигнала со входа управляемой цепи запирания 16 вызывает поступление тока резистора 15 в базовую цепь силового транзистора 3. Из-за действия цепи положительной обратной связи, осуществляемой трансформатором 5, силовой транзистор переходит в режим насыщения.

В режиме насыщения по обмотке 7 и через резистор 9 протекает ток, пропорциональный току обмотки 4, т.е пропорциональный току коллектора силового транзистора 3. Ток обмотки 7 полностью поступает в базу силово го транзистора, пока величина этого тока меньше порогового значения, пр, котором на резисторе 9 создается напряжение, достаточное для отпирания эмиттерного перехода дополнительног, транзистора 11.

При достижении током обмотки 7 указанного порогового значения отпирается переход эмиттер-баэа дополнительного транзистора 11, и коллекторный ток этого транзистора дорастает до такой величины, что преодолевает шунтирующее действие резистора 13, и тогда отпирается базо-эмиттерный переход транзистора 12.

Начиная с этого уровня тока обмотки 7, а значит, с определенного уровня тока коллектора силового транзистора 3, протекакяцего по обмотке 4 и пропорционального току обмотки 7,всякое увеличение тока обмотки 7, вызванное увеличением тока коллектора силового транзистора, приводит одновременно к увеличению тока базы на величину д1 и к уменьшению этого же тока на величину дГо, jb,, . Это связано с тем, что приращение тока обмотки 7, равное д1, после отпирания перехода база-эмиттер дополнительного транзистора 11 практически полностью поступает в эмиттерную цепь этого транзистора и затем появляется в коллекторной цепи транзистора 12, будучи усиленным в о ;ь раз, где 11 коэффициенты передачи по току транзисторов 11 и 12, из которых первый включен по схеме с общей базой, а второй - по схеме с общим эмиттером.

Таким образом, когда ток коллектора начинает превышать определенное значение, возникает резкое уменьшение тока базы силового транзистора, и это приводит к функции (стабилизации) максимального уровня коллекторного тока. Уровень, при котором возникает описанная стабилизация тока коллектора, определяется, в первую очередь, выбором резистора 9.

Для коррекции уровня ограничения тока коллектора во время быстро протекающих процессов (например, при отпирании) таким образом, чтобы увеличить на короткое время ограничения переход эмиттер-база дополнительного транзистора 11 или транзистора 12 может быть шунтирован конденсатором.

Свойство схемы, состоящее в ограничении максимального уровня коллекторного тока силового транзистора, во-первых повышает надежность ключа, исключая перегрузку по току, и вовторых, обеспечивает возможность без введения каких-либо выравнивающи цепей соединять магнитно-транзисторные ключи, выполненные по предложенной схеме, параллельно, если нагрузочная способность одного ключа недостаточна лля создания требуемого тока в нагрузке.

Через диоды 14 и 10 после запирания силового транзистора выводится в источник энергия, накопленная в трансформаторе 5. Лиод 8 предотвраща