Транзисторный ключ Советский патент 1982 года по МПК H03K17/60 

(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики для коммутации тока, в частности, при работе на мощные лампы накаливания низкого напряжения.

Известен транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор эмиттерколлекторный переход которого включен между нагрузкой и шиной источника питания (1.

Однако данное устройство не отличается высокой надежностью.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности транзисторный ключ, содержащий два управляющих транзистора одного типа проводимости, и силовой и дополнительные транзисторы другого типа проводимости, эмиттеры которых подключены к первой шине питания, коллектор дополнительного транзистора соединен с базой силового транзистора, коллектор которого через нагрузку соединен со второй шиной питания и через первый резистор - с коллектором первого управляющего транзистора,RC-цепь и-три резистора 2.

Однако известное устройство не отличается высокой надежностью, так

как не чувствительно к коротким замыканиям в цепи нагрузки при открытом силовом транзисторе, что приводит к протеканию сквозного тока и выходу его из строя.

Цель изобретения - повышение надежности.

Для достижения поставленной цели в транзисторный ключ, содержащий два

10 управляющих транзистора одного типа проводимости, и силовой и дополнительный транзисторы другого типа проводимости, эмиттеры которых подключены к первой шине питания, кол15лектор дополнительного транзистора соединен с базой силового транзистора, коллектор которого через нагрузку соединен со второй шиной питания и через первый резистор с кол20лектором первого управляющего транзистора, RC-цепь и три резистора, введен диод, обратно включенный между первой шиной питания и объединенными первыми выводами конденсатора

30 второй резистор включен междту эмиттером и коллектором силового транзистора, база которого подключена к среднему выводу резистивного делителя из третьего и четвертого резисторов, крайние выводы которого подключены между эмиттером силового и коллектором второго управляющего транзисторов, база которого соединена с коллектором первого управляющего транзистора, эмиттеры первого и второго управляющих транзисторов подключены ко второй шине питания, а база первого управляющего транзистора соединена со входной шиной. На чертеже представлена принципиальная электЕ5ическая схема предлагаемого устройства. Устройство содержит силовой 1 и дополнительный 2 транзисторы, первый 3 и второй 4 управляющие транзисторы, первый резистор 5, RC-цепь 6, второй резистор-7, резистивный делитель 8 на резисторах 9 и 10, диод 1 входную шину 12, источник 13 питания и нагрузку 14. База транзистора подключена к коллектору транзистора 2, а их эмиттеры подключены к полюсу источника 13 питания. Коллектор транзистора 3 подключен к базе транзистора 4 и через резистор 5 - к коллектору транзистора 1 и нагрузке 14. Диод 11 включен между эмиттером транзистора 1 и точкой соединения резистора и конденсатора RC-цепи б, которая- включена между коллектором транзистора 1 и базой транзистора 2 причем конденсатор подключен к колаектору транзистора 1. Резистор 7 включен между эмиттером и коллектором транзистора 1, база которого подключена к средней точке резистив ного делителя 8, включенного между эмиттером транзистора 1 и коллектором транзистора 4, а эмиттеры транзисторов 3 и 4 подключены к другому полюсу источника 13 памяти и нагруз ке 14. База транзистора 3 подключен ко входной шине 12 ключа. Транзисторный ключ работает след ющим образом. При подаче напряжения от источни ка 13 питания на устройство транзис торы 1 и 4 закрыты. Конденсатор RC-цепи б заряжается через сопротив ление нагрузки 14, резистор RC-цепи б и эмиттерный переход дополнительного транзистора 2, что приводит к отпиранию транзистора 2 на время за ряда конденсатора RC-цепи 6. По око чании заряда конденсатора RC-цепи 6 транзистор 2 закрывается. Ток от источника питания через р зистор 7 поступает в нагрузку 14, создавая на ней небольшое падение напряжения, которое выше порога открывания транзистора 4. В том случае, когда на шину 12 подан закрывающий сигнал, при котором транзистор 3 открыт и насыщен, напряжение на базе транзистора 4 недостаточное, чтобы открыть его, поэтому транзисторы 4 и 1 закрыты. В случае, когда транзистор 3 закрыт, напряжение с нагрузки 14 через резистор 5 подается на базу транзистора 4 и открывает его. Коллекторный ток транзистора 4 через резистор 9 резистивного делителя 8 поступает на базу транзистора 1 и открывает его. В нагрузке 14 увеличится ток, что приводит к открыванию транзистора 4 до насыщения. Это обеспечивает насыщение транзистора 1. Указанный процесс протекает лавинообразно. Конденсатор RC-цепи 6 разряжается через открытый транзистор 1 и диод 11. Если в цепи нагрузки имеется ксроткое замыкание, то напряжение на базе транзистора 4 ниж.е его порога открывания. Поэтому транзисторы 4 и 1 остаются закрытыми. В этом случае, когда короткое замыкание происходит при открытом силовом транзисторе 1, происходит заряд конденсатора RC-цепи 6 так, как описано выше, и отпирание транзистора 2, который, шунтируя эмиттерный переход транзистора 1, закрывает его. При этом закрывается и транзистор 4. Происходит отсечка тока короткого замыкания. После устранения к.з. в цепи нагрузки 14 происходит самовосстановление открытого состояния ключа аналогично описанному вьоше, транзисторы 4 и 1 открываются и остаются в таком состоянии до поступления на шину 12 сигнала, открывающего транзистор 3. Таким образом обеспечивается отсечка тока К.З., ограничивающая время протекания сквозного тока через ключевой транзистор, и восстановление открытого состояния ключа после устранения к.з., что значительно повышает надежность работы всего устройства. Это позволяет использовать предлагаемые транзисторные ключи для защиты от коротких и перемещающихся замыканий в нагрузке, применять их для коммутации в цепях, где возможна замена элементов нагрузки без отключения устройства, а также если нагрузка находится на значительном расстоянии от устройства. Формула изобретения Транзисторный ключ, содержащий два управляющих транзистора одного типа проводимости, и силовой и дополнительный транзисторы другого типа проводимости, эмиттеры которых подключены к первой шине питания, коллектор дополнительного транзистора соединен с базой силового транзистоpa, коллектор которого через нагрузку соединен со второй шиной литания и через первый резистор с коллектором первого управляющего транзистора, RC-цепь и три резистора, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введен диод, обратно включенный между первой шиной питания и объединенными первыми выводами конденсатора и резистора RC-цепи, второй вывод конденсатора которой соединен с коллектором силового транзистора, а второй вывод резистора ЕС-цепи - с базой дополнительного транзистора, второй резистор включен между эмиттером и коллектором силового транзистора, база которого подключена к среднему выводу резистивного делителя из -€) ® третьего и четвертого резисторов, . kpaйниe выводы которого подключены между эмиттером силового и коллектором второго управляющего транзисторов, база которого соединена с коллектором первого управляющего транзистора, эмиттеры первого и второго управляющих транзисторов; подключены ко второй шине питания, а база первого управляющего транзистора соединена со входной шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

-2, Авторское свидетельство СССР 617841, кл. Н 03 К 17/60,04.10.76 (прототип).