Магнитно-транзисторный ключ Советский патент 1981 года по МПК H03K17/60 

3799 последовательной цепи из первого диода и первой вторичной обмотки, второй дополнительный резистор первым выводом соединен со вторым выводом первого резистора, вторым выводом с эмиттером первого .лополнительного транзистора, база которого через третий резистор соединена с эмиттером силового тран зистора, коллектор первого дополнительного транзистора соединен с базой второго дополнительного транзистора, эмиттер которого через дополнительный диод соединен со вторым выводом второй дополнительной вторичной обмотки, « коллектор второго дополнительного транзистора подключен к базе транзистора основ ного транзисторного ключа. На чертеже представлена принципиапьная электрическая схема предложенного устройства.. Устройство содержит силовой травзисторный ключ 1, первичную обмотку 2 трансформатора3, тока, нагрузку 4, шины 5 и 6 питания, транзистор 7, вторич ную обмотку 8 трансформатора тока (обмотка продолжительной обратной связи), секции 9 и 1О обмот:ки отрицательной обратной связи, первый диод 11, резис тор 12, второй диод 13, основной транзисторный ключ 14, диод 15 дополнительного транзисторного ключа 16, третий диод 17, первый дополнительный транзистор 18, кoндeнcaтqp 19, второй дополнительный транзистор 2О, третий дополнительнь1й: транзистор 21, транзистор 22 инвертора напряжения и резнеторы 23-ЗО. В устройстве коллектор} транзистора 1(силового) через первичную обмотку 2и нагрузку 4 связан с шиной 5 питания. Эмиттер силового транзистора 1 непосредственно соединен с заземленной шиной 6 питания, а база связана с этой шиной через цепьподдерживавия запретного состояния ключа. В качестве такой цепи использована коллекторноэмиттерная цепь травэист а 7. Кроме того, . база силового транзистора 1 непосредственно подключена к общей точке обмотки 8 и другой вторичной обмотки, содер)сашей последовательно, соединенные секции 9 и Ю.Цепь из последовательно соединенных обмотки 8, диода 11 и резистора 12 включена между базой и эмиттером силового транзистора 1. Второй конец секции 9 и первый конец секции 1О соединен вместе, и к точке их соединения подключена цепочка из последовательно соединенных второго диода 13 и основного транзисорного ключа 14, причем эмиттер транзисторного ключа 14 соединен с эмиттером силового транзистора 1. Вто-г рой конец дополнительной обмотки (секция 1О) через дополнительный диод 15. и соединенный с ним последовательно дополнительный транзисторный ключ 16, подключен к базе транзисторного ключа 14. К этому же выводу секции Ю подключены последовательно соединенные третий диод 17 и первый дополнительный транзистор 18. .Эта цепочка подключена к базе транзисторного ключа 14 либо непосредственно, либо через конденсатор 19 (пунктирная линия). К точке соединения конденсатора 19 и коллектор транзистора 18 через резистор 24 подключена база третьего дополнительного транзистора 21. Коллекторно-эмиттерная цепь транзистора 21 включена между базой транзистора 22 и эмиттером силового транзистора 1. Инвертор напряжения на транзисторе 22 соединен своим коллектором через резистор 23 с шиной 5 питания, а через резисторы 26 и 25 с управляющими входами транзисторов 7 и ключа 16, соответственно. К базе первого дсшопнительного транзистора 18 подключен коллектор транзис- тора 20, эмиттер которого соединен через резистор 29 с точкой соединения резистора 12 и первого диода 11, а база через резистор 27 подключена к эмиттеру TpaH3HCTqpa 1. База силового транзистора 1 соединена через реаястар 30 с шиной 5 питания, а база основного транзисторного ключа 14 через резисTqp 28 к шиие 6 питания. Устройство работает следующим образом.,1 При отсутствии управляющего сигнала на базе транзистора 22 последний заперт, и в базовые цепи транзистора 7 и транзисторного ключа 16 через, резисторы 23, 26 и 25 задается ток, поддерживающий эти транзисторы в состоянии насыщения. При этом между базой и эмиттером силового тгранзистора устанавливается небольшая разность потенциалов, и силовой транзистор 1 находится в режиме отсечки, а ток, протекающий через резистор 30, шунтируется транзистором 7. При поступлении сигнала положительной полярности на базу транзистора 22 запираются транзистор 7 и ключи 14 и 16. Ток, протекающий через резистор ЗО, начинает поступать в базу транзистора .1, переводя его в активный режим. За счет положительной обратной связи, осуществляемой трансформатором 3, транзистор 1 отпирается лавинообразно и переходит в насыщенный режцм. При этом ток базы пропорционален току коллектора, если падение напряжения на резисторе 12 не превышает порогового напряжения отпирания второго дополнительного транзистора 2О. При снятии управляющего сигнала с базы транзистора 22 последний переходит в режим от.гсечки, и в базовые транзистора 7 и ключа 16 задается отпирающий ток через резисторы 26и 25 соответственно Поступление отпирающего тока в базу транзисторного ключа 16 приводит к тому, что транзисторный ключ 14 переходит в насыщенный режим, тогда в базу силового транзистора 1 начнет поступать запирающий ток. После запирания силово транзистора 1 автоматически прекращается протекание тока через транзиск ный ключ 16 и основной -фанзист 4)ный ключ 14, т.е. цепь формированного запирания силового транзистора 1 практичес ки прекращает потребление мощности от источника ..питания. В случае, если па дение напряжения на резисторе 12 превысит пороговое напряжение отпирания транзистсфа 2О (ток в выходной цепи коллектора превысит допустимое значе ние), Ь базу транзистс а 2О через реансторы 27 и 29 начинает задаваться отшфаюпшй ток. Вследствие этого в выходной цепи транзистора 20 появится тсж, являющийся отпирающим для первого дополнительного транзистора 18. TjsaHзистор 18 начнет задавать ток в базу транзисторного ключа 14. Этот ток является отшфающим током для транзистор ного ключа 14 и запирающим для силового транаистсфа 1. Следовательно BKiito чится основная цепь отрицательной обрат ной связи, состоящая из секции 9 двод 13 и основного транзистсхрного ключа 14 В дальнейшем ток через обмотку 8, благодаря включению транзистора 20, застабилиаируется на определенном уровне, а ток через секцию 9 будет расти по мере роста тока нагрузки.- Если коллектор транзистора 18 не.посредственно соединен с базой основного транзисторного ключа 14 (сплошная линия), то суммарныйток базы сило вого транзистора 1 будет уменьшаться, если ток коллектора будет расти, такка токи обмотки 8 и секции 9 протекают че рез базо-эмиттерный переход транзистор

1 во взаимопротивопрложных направлениях.

Рост нагрузочного тока через силовой транзистор 1 в этом режиме (после мо 7

личение надежности ключевого устройства. Ограничение такого рода может быть успешно использовано при параллельной работе подобных клкэчевых устройств. 6 мевгга отпирания транзистора 2О) объясняется изб1ыт6чностью отпирающего тока, задаваемого в силовой транзистор для уменьшения остаточного напряжения на нем при нормальном режиме работы. Однако, нагрузочный ток не может возрасти более чем в два раза, поскольку суммарный ток вторичных обмоток в этом случае {если количество витков обмотки секции 9 и обмотки 8 равны) тоже увеличится в два раза. Но тогда, поскольку ток обмотки 8 в этом режиме поддерживается постоянным, увеличиваетг ся лишь ток обмотки отрицательной обратной связи. В предельном случае при .коэффициенте усиления по току силового транзистора 1, стремящемуся к бесконечности, ток через обмотку секции 9 станет равным току обмотки 8, суммарный ток через базо-эмиттерный переход силового транзистора 1 станет равным нулю пзрп достижении нагрузочным током удвоенной, по сравнению с моментом начала ограничения тока, 1величйны, что соответствует условию ограничения тока на уровне, меньшем ;удвое 1ного. Если коллектор транзистора 18 соединен с базой транзисторного ключа 14 через конденсатор (пунктирная линия), то по мере протекания запирающего через конденсатор 19, он зарядится и своим напряжением через резисторы 24 и 28 начнет задавать в базу транзистора 21 отпирающий ток. Следовательно, )соллекторно-эмиттерная цепь транзисгора 21 зашунтирует вход транзистора 22, транзистор 22 перейдет в режим отсечки. Дальнейший процесс аналогичен описанному вьпае для случая снятия сигреала управления с .входа транзистора 22. После того, как конденсатор 19 раз рядится, транзистор 21 перестанет щунтировать вход транзистора 22, процесс включения и процесс выключения, если имеется перегрузка, повторится; т.е. в данном случае происход г повторяющийся процесс включения и выключения силового транзистсра 1 при перегрузке, при одновременном ограничении величины тока через силовой транзистор. Таким образом, в предложенном устройстве достигается ограничение тока через силовой транзистор на заранее заданном уровне. Это обусловливает увечто расширяет функциональные возмо)«(ности магнитно-транзисторных ключей.

Формула изобретения

Магнитно-транзисторный ключ по авт. св. Jsh 656О43, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности, дополнительно введены два транзистора, диод и три резистора, причем первый резистор одним выводом соединен с эмиттером силового транзистора, вторым выводом подключен к первому выводу последовательной цепи из первого диода и первой вторичной обмотки, второй дополнительный резистсф первым выводом соединен со вторым вьюодом первого резистора, вторым выводом - с эмиттером первого дополнительного транзистора, база которого через третий резистор соединена с эмиттером силового транзистора, коллектор первого дополнительного транзистора соединен с базой второго дополнительного транзистора, эмиттер которого через дополнительный диод срединен со .вторым выводом второй дополнительной вторичной обмотки, а коллектор второго дополнительного транзистора подключен к базе транзистора основного транзистс ного ключа.

Источники информации, щжнятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 656043, кл. Н ОЗ К 17/6О, 21 .11.77. (прототип).