Высоковольтный транзисторный переключатель Советский патент 1980 года по МПК H03K17/60 

(54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для коммутации высокого напряжения.

Известны схемы транзисторных переключателей, используемых для коммутации высокого напряжения.

Один из известных транзисторных переключателей, содержит N последовательно соединенных ключей. Для обеспечения включения переключателя входы всех ключей объединены и подключены к источнику запускающего сигнала 1. Одна1 о объединение входов всех ключей и подключение их к источнику запускающего сигнала не может обеспечить высокой скорости включения переключателя, так как включение всех ключей происходит со стороны базы. Кроме того, скорость выключения данной схемы ограничена временем рассасывания носителей из области баз и временемзаряда емкости нагрузки до напряжения источника питания.

Наиболее близким техническим рещением к предлагаемому изобретению является высоковольтный транзисторный переключатель 2, содержащий . N последовательно соединенных транзисторных ключей, причем ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

управляющий транзисторный ключ подключен -к источнику запускающего сигнала, а выход N-ro ключа:к нагрузке, формирователь импульсов с дифференцирующим узлом на входе, выход формирователя подклю- чен к выходу переключателя, а также резистивный делитель напряжения, обеспечивающий запирание транзисторных ключей.

Недостатком известного переключателя является низкая надежность, возникающая из-за низкой скорости переключения. Это

10 обусловлено тем, что формирователь импульсов, сигнал которого соответствует по времени окончанию запускающего сигнала, оказывается нагруженным на низкое сопротивление открытых ключей (начало режима рассасывания), т.е. становится затруд нительным формирование высоковольтного импульса на низкоомной нагрузке и обеспечение быстрого заряда выходной емкости переключателя до напряжения источника питания.

20 Целью изобретения является повышение надежности путем увеличения скорости переключения.

Это достигается тем, что в высоковольтном транзисторном переключателе, содержащем N последовательно соединенных транзисторных ключей, причем управляющий транзисторный ключ подключен к источнику запускающегб сигнала, а выход М-гоключа к нагрузке, формирователь импульсов с дифференцирующим узлом на входе (выход формирователя подключен к выходу переключателя), а также резистивный делитель напряжения, обеспечивающий запирание транзисторных ключей, вход дифференцирующего узла подключен к коллектору транзистора управляющего ключа, а входы других транзисторных ключей подключены к введенному делителю напряжения, подсоединенному одним выводом к источнику питания, а другим к общей щине.

В таком переключателе включение управляющего ключа происходит со стороны базы, а включение остальных последовательно соединенных ключей со стороны эми тера, т.е. скорость включения всего переключателя практически равна скорости включения управляющего ключа. Высокая скорость выключения переключателя обусловлена тем, что высоковольтный импульс с выхода фортйиров&теля импульса, соответствующий по времени началу запирания управляющего ключа, способствует быстрому рассасыванию носителей из области без остальных послёдовательно включенных ключей л ускоренному заряду выходной емкости переключателя.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого высоковольтного транзисторного переключателя.

Высоковольтный транзисторный переключатель содержит N последовательно соединенных транзисторных ключей 1. Ключ 1 содержит транзистор 2, переход эмиттербаза которого защунтирован параллельно соединенными резисторами 3 и диодом 4, а база транзистора через параллельно включенные резистор 5 и конденсатор 6 соединена с входом 7 ключа 1. Вход 7 нижнего (управляющего) ключа 1 подключен к источнику8 запускающего сигнала Эмиттер транзистора 2 управляющего ключа 1 соединен с общей щиной схемы, а коллектор через дифференцирующий узел 9 подключен к входу формирователя импульсов 10, причем выход формирователя 10 соединен с выходом 11 переключателя. Коллектор транзистора 2 N-ro ключа 1 подключен к входу переключателя и одному концу нагрузки 12, другой конец которой подключен к клемме 13 источника питания Е |.

Резистбры. 14 и конденсаторы 15 образуют делитель напряжения, подсоединенный одним выводом к источнику питания, другим к общей шине, а напряжение соответствующих точек делителя подано на входы 7 ключей 1. Запирание транзисторных ключей 1 обеспечивается резистивным делителем напряжения, выполненным на резисторах 16 и подключенного одним концом к общей щине, a другим к клемме 13 источника питания Е 1.

В статическом состоянии все транзисторные ключи 1 переключателя находятся в закрытом состоянии, формирователь импульсов 10 также заперт. К выходной клемме переключателя в исходном состоянии приложен потенциал высокого напряжения. Выходная емкость и паразитные емкости монтажа нагрузки 12 заряжены до номинального напряжения источника питания Е i.

При поступлении на вход 7 управляющего ключа 1 импульсных сигналов положительной полярности от источника 8 запускающего сигнала переключатель отпирается, выходная емкость нагрузки 12 быстро разряжается через низкоомную цепь из последовательно соединенных транзисторных ключей 1. Напряжение на выходе 11 резко снижается до величины, равной суммарному остаточному напряжению на насыщенных транзисторах 2 ключей 1. В течение длительности входного сигнала транзисторные ключи 1 остаются в насыщенном состоянии, выходная емкость и емкость, монтажа нагрузки 12 разряжены.

В момент окончания запускающего сигнала транзистор 2 управляющего ключа 1 не закрыт, так как происходит рассасывание носителей, накопленных в базе за время импульса.

После окончания времени рассасывания на коллекторе транзистора 2 возникает положительный перепад напряжения, который через дифференцирующий узел 9 поступает на вход формирователя импульсов 10 и отпирает его. Высоковольтный импульс с выхода формирователя 10, соответствующий по времени началу закрывания транзистора 2 управляющего транзисторного ключа 1 и примерно равный по амплитуде напряжению источника питания Е i, подается к выходной клемме 11 переключателя, снижая время рассасывания носителей из области баз остальных ключей переключателя и ускоряя заряд выходной емкости и емкости монтажа до напряжения исходного состояния.

Использование изобретения позволяет обеспечить надежное переключение высокого напряжения с больщой скоростью и. отсутствием перегрузок на отдельных ключах при работе переключателя в широком диапазоне температур окружающей среды.

Формула изобретения

Высоковольтный транзисторный переключатель, содержащий N последовательно соединенных транзисторных ключей, управляющий транзисторный ключ подключен к источнику запускающего сигнала, а выход N-ro ключа к нагрузке, формирователь импульсов с дифференцирующим узлом на входе, выход формирователя подключен к выходу переключателя, а также резистивный

делитель напряжения, обеспечивающий запирание транзисторных ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения надёжности путем увеличения скорости переключения, вход дифференцируюп1его узла подключен к коллектору транзистора управляющего ключа, а входы других транзисторных ключей подключены к введеннбму делителю напряжения, подсоединенному одним выводом к источнику питания, а другим к общей шине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 332573, кл. Н 03 К. 17/08, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР № 493918, кл. Н 03 К 17/60, 1975.

LT,