Транзисторный ключ Советский патент 1982 года по МПК H03K17/60 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях и ключевых усилителях мощности для управления силовыми транзисторами, работающими в режиме переключения.

Известен транзисторный ключ, содержащий входной и выходной транзисторы и нелинейную обратную связи в ; виде диода, включенного между коллектором выходного транзистора и баЗОЙ входного транзистора, при этом шина управления соединена с коллектором и базой входного транзистора через соответствующие резисторы 1}.

Недостатком транзисторного ключа является низкая надежность, вызванная возможными перегрузками по току в цепи нагрузки и повышенным потреблением мощности в цепи управле;ния.

Наиболее близким к предлагаемому является транзисторный ключ, содержащий входной транзистор р-п-р про(Б) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

водимости и выходной транзистор п-р-п, проводимости, цепь обратной связи , образованную последовательно соединенными диодом и резистором,, и вклю-. ченную между базой входного транзистора и кoллe тopoм выходного транзис.Тора, при этом анод диода соединен с базой входного транзистора, два источника питания, у которых шины минус объединены в общую шину питания и управления f 2 .

Недостатком известного транзисторного ключа является также низкая надежность, вызванная возможным выходом из строя выходного транзистора при

ts перегрузках по току в цепи коллектора.

Цель изобретения - повышение надежности транзисторного ключа за счет

20 снижения мощности рассеяния в цепи коллектора при перегрузках по току и уменьшения мощности управления в установившемся режиме.

Поставленная цель достигается тем что в транзисторный ключ, содержащий входной транзистор р-п-р проводимости и выходной транзистор п-р-п проводи.мости, цепь обратной связи, образованную последовательно соединенными первым диодом и первым резистором и включенную между базой входного транзистора и коллектором выходного транзистора, при этом анод первого диода соединен с базой входного транзистора, два источника питания, у которых шины минус объединены в общую шину питания и управления, введены датчик тока, дополнительный транзистор п-р-п проводимости и стабилитрон, при этом датчик тока включен входными выводами между общей шиной питания и эмиттером выходного транзистора, эмиттер дополнительного транзистора соединен через второй резистор с первым выходным выводом датчика тока, второй выходной выводс анодом стабилитрона, катод которог соединен с базой дополнительного транзистора и выводом третьего резистора, другой вывод которого сое динен с шиной плюс дополнительного источника питания, а шина плюс соединена через четвертый резистор с эмиттером входного транзистора и чере пятый резистор - с коллекто- ом . дополнительного транзистора.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема предлагаемого транзисторного ключа.

Транзисторный ключ содержит входной транзистор 1 и выходной транзистор 2 разного типа проводимости, ос новной 3 и вспомогательный i источники питания, источник 5 управляющего сигнала, первый диод 6 и первый резистор 7 цепи обратной связи, нагрузку 8, дополнительный транзистор 9, стабилитрон 10, второй диод 11, датчик 12 тока, второй 13 третий I, четвертый 15 и пятый 16 резисторы.

Транзисторный ключ работает следующим образом.

При подаче короткого импульса отрицательной полярности от источника 5 управляющего сигнала на базу входного транзистора 1 он открывается, и напряжение вспомогательного источника Ц прикладывается к базе выходного транзистора 2 через четвертый резистор 15 и цепь эмиттер-коллектор входного транзистора 1. В результате

ЭТОГО выходной транзистор 2 открывается, и тем самым обеспечивает протекание тока по цепи: + вспомогательного источника питания - четвертый резистор 15 переходэмиттер-база входного транзистора 1 - первый диод 6 - первый резистор 7 цепь коллектор-эмиттер выходного транзистора 2датчик 12 тока - вспомогательного источника 4 питания. Входной и выходно транзисторы 1 и 2 переходят в открытое состояние и остаются включенными независимо от того, присутствует отрирающий импульс отрицательной полярности от источника 3 управляющего сигнала на базе входного транзистора 1, или нет. Ток нагрузки при этом протекает по цепи: + основного источника 3 питания - нагрузка 8 - цеп коллектор - эмиттер выходного транзистора 2 - датчик 12 тока - - основного источника 3 питания. Изменение тока нагрузки, протекающего по указанной цепи, вызывает соответствующее изменение падения напряжения на датчике 12 тока, что приводит кизменению выходного тока дополнительного транзистора 9 и, как следствие, управляющего тока входного транзистора 1. При этом ток базы выходного транзистора. 2 поддерживается пропорциональным току нагрузки, что обеспечивает високое быстродействие и экономичность транзисторного ключа

В момент поступления короткого импульса положительной полярности от источника 5 управляющего сигнала на базу входного-транзистора 1 он закрываетоя, перерывая ток базы выходного транзистора 2, в результате чего выходной транзистор 2 закрывается и разрывает цепь тока базы входного транзистора 1,. входной и выходной транзисторы 1 и 2 переходят в состояние отсечки, а нагрузка 8 обесточивается.

Наряду с повышением быстродействия и экономичности в предлагаемой схеме транзисторного ключа осуществляется защита от токов перегрузки и короткого замыкания, причем обеспечивается высокая разрешающая способность защиты и стабильность порога срабатывания.

При возникновении токовых перегрузок и коротких замыканий в цепи нагрузки 8 увеличивается падение напряжения на включенном выходном тран зисторе 2. В момент, когда это падение напряжения в сумме с падением напряжения на первом резисторе 7 от протекания тока в цепи обратной связи превысит величину напряжения, приложенного к аноду первого диода 6 от s вспомогательного источника питания с учетом падения напряжения на пятом резисторе 16 от протекания выходного тока дополнительного транзистора 9 первый диод 6 запирается и разрывает ю цепь тока базы входного транзистора 1 . 8 результате входной и выходной транзисторы 1 и 2 переходят в состояние отсечки.

Настройка порога срабатывания за- 15 щиты обеспечивается выбором номиналов сопротивления первого резистора 7, четвертого и пятого резисторов 15 и 16.

Стабилитрон 10 задает опорное на- 20 пряжение на входе дополнительного транзистора 9. необходимое для поддержангл заданного тока базы выходного транзистора 2 в рабочем диапазоне изменения тока нагрузки 8 .Для этой 25 Же цели служит второй диод 11, кото-, рый предотвращает протекание тока п6 цепи: + вспомогательного источника k питания - четвертый резистор 15 переход эмиттер-база входного тран- 30 зистора 1 - цепь коллектор-эмиттер дополнительного транзистора 9 второй резистор 13 - - вспомогательного источника k питания. Тем самым в рабочем диапазоне изменения тока 35 нагрузки обеспечивается высокая разрешающая способность защиты и стабильность порога срабатывания, т.е. повышается надежность транзисторного ключа.44

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий входной транзистор, р-п-р проводимости и выходной транзистор п-р-ппроводимости, цепь обратной связи, образованную последовательно соединенными первым диодом и первым резистором, и включенную между базой входного транзистора и коллектором выходного транзистора, при этом анод первого диода соединен с базо входного транзистора, два источника питания, у которых шины минус объединены в общую шину питания и управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, введены датчик тока, дополнительный транзистор п-р-п-проводимости и стабилитрон, при этом датчи тока включен входными выводами между общей шиной питания и эмиттером выходного транзистора, коллектор дополнительного транзистора через второй диод соединен катодом с базой .входного транзистора, эмиттер дополнительного транзистора соединен через второй резистор с первым выходным выводом датчика тока, второй выходной вывод - с анодом стабилит,рона, катод которого соединен с базой дополнительного транзистора и выводом fpeTbero резистора, другой вывод которого соединен с шиной Плюс дополнительного источника питания,а шина Плюс соединена через четвертый резистор с эмиттером входного транзистора и через пятый резистор с коллектором дополнительного транзистора.

I Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Заявка иронии № 53-30892, кл. 36 С 61, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР № 2210Ц, кл. Н 03 К 17/60, 1968 (npotoTrtri).