Полупроводниковый ключ

 

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ КЛЮЧ, содержащий составной транзистор т шолншгаый на двух траазист фах, ме}1Шу базами которых вклкшен первый . диод, а к точке соединения коллекторов ЕЮдключе} первый вывод второго диода и-выходная клемма, усилитель мопшооти , состоящий на первого и второго тра зисторов разной проводимости, 6ааь1 которых подключены к вхсщной клемме, 9М11тте1и 1 чфез токоогр&оичиваюпгай дуоуюр - к базе составного транэистЬр а, а KonneKTqpfj - к первым кле1ммам соответствующих источников напряжения. При этом вторая KneiMtMa.oflHoro из ноточников и эмиттер составного транзио Tqpa соединены с общей шиной от л и чаю щ и и с я тем, что с целью повышения быстродействия, введен третий диод, который ооецинен с одноименным вторым выводом втсфого диода, второй (Л клеммой другого источника йагфаокения и эмиттером составнсго пранзистора.

,SU„„

QQ03 ССВЕТСНИХ

ССЦ)41ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН. др Н 03 К 17/60

ГОСУДАРСТВЕННЫИ, КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АЗТОИИ0МУ-СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 с

) ,»

l (21) 3468266/18-.21 .:;: диод, а к точке соединения коллекторов (22) 09. 07 ° 82- . .::: подключены первый вывод второго диода (46) 30. 10. 83. Bien. Ж 40 :,. .и-выходная клемма, усилитель мощнос (72). В. B. Машуков .и В. В. Сергеев. ::.. :::, ти, состоящий из первого и второго тран-. (7-1) Московский ораена Ленина и ор» .,:,. зисторов разной проводимости, базы ксм

: дена Октябрьской Революции авнацнои- -:;:- . торых подключены к входной клемме, .. ный институт им. Серго Орджоникидзе .,емиттеры через токоограничивающий ре» (53) 621.:314. 58 (088. 8):,,;: зистор - к базе составного транзистора, .. (56) 1. Авторское свидетельство. СССР::.. а коллекторы - к первым клеммам со: М 879775; кл. Н 03 К 17/60, - -::- ответствующих йсточников напряжения, 11. 11. 79.: : .: . -:, . при этом вторая клемма, одного из ио2. Электронная техника, в автомати: .:: точников и эмиттер составного транзиоке, Под ред. Ю..И. Конева. Вып. 9,: - тора соединены.с общей шиной, .о т л иМ., Советское радио, 1977, с.: 172,.- ч а ю шийся тем, что, с целью по рис. 4 (нрототип).- - ::-,: . вышения быстродействия, введен третий (54) (57) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ -:: :-.: - диод, который соецинен .с одноименным, КЛЮЧ,- с щержащий составной транзио .- . .: вторьпа выводом второго диода, второй : тор,. выполненный на двух транзисторах,, - клеммой другого источнйка напряжения и мемеду базамй которых включен первый . -; эмиттером составного транзистора.

105171<

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве силового ключа в преобраэова» тельных устройствах различного назначения. 5

Известен полупроводниковый ключ, содержащий транзисторы, два диода, то коограничиваюший резистор, входную и выходную клеммы (1)

Недостатками известного ключа яв ляются низкое быстродействие при включении и большие габариты и вес иэ-за наличия реактивных элементов (трансформатора и конденсатора).

Известен также полупроводниковый ключ, содержащий составной транзистор, выполненный .на двух транзисторах, между базами которых включен первый диод, а к точке соединения коллекторов подклю. чены первый вывод второго диода 20 и выходная клемма, усилитель мощности, состоящий иэ первого и второго транзисторов разной проводимости, базы которых подключены к входной клемме, эми теры через токоограничивающий резйстор - к 25 базе составного транзистора, а коллекторы — к первым клеммам соответствую», щих источников напряжения, при этом вторая клемма одного из источников и эми% » тер составного транзистора соединены с 30 обшей шиной (2g

Однако недостатком данного ключа также является низкое быстродействие, обусловленное уменьшением скорости спада коллекторного тока выходного тран- 35 зистора после запирания эмиттерного перехода иэ-за пассивного рассасывания избыточных носителей в коллекторной об-. ласти.

Бель изобретения - повышение быстродействия..

Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковый ключ, содержащий составной транзистор, выполненный . на двух транзисторах, между базами которых включен первыи диод, а к точке соединения коллекторов подключены первый вывод второго диода и выходная клемма усилитель, мощности, состоящий е, ю

50 из первого и второго транзисторов разной проводимости, базы которых подключены к входной клемме, эмиттеры через .токоограничиваюший резистор - к . базе составного транзистора, а коллекго. ры - к первым клеммам соответствующих источников напряжения, при этом вторая клемма одного из источников и

I . эмиттер составного транзистора соедине ны с обшей шиной, введен третий диод, который соединен с одноименным вторым выводом второго диода, второй клеммой другого источника напряжения и эмиттером составного транзистора.

На фиг. 1 представлена электрическая схема полупроводникового ключа,. на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений и токов (пунктирной линией для сравнения изображены переходные процес сы в прототипе).

Полупроводниковый ключ содержит составной транзистор 1, выполненный на двух транзисторах 2 и 3, . например п-p-п.проводимости, между базами кото рых- включен первый диод 4, а к точке соединения коллекторов подключен ка тод второго диода 5, усилитель 6 мощности, состоящий иэ первого транзис-. тора 7 и -р-Ъ проводимости и второго транзистора 8 р р-р проводимости. Базы транзисторов 7 и 8 подключены к входной клемме 9, эмиттеры через то=коограничиваюший резистор 10 - к .базе составного транзистора 1, а коллекторы - к плюсовой клемме ll отпираюшего и к минусовой клемме 12 запирающего. источников напряжения, при этомминусовая клемма источника отпирающего напряжения и эмиттер составного транзистора 1 подключены к общей шине 13. Анод третьего диода 14 подключен к аноду второго диода 5 и плюсовой клемме 15 источника запирающего напряжения, а катод — к эмиттеру составного транзистора 1, коллектор которого соединен с выходной клеммой 16.

Полупроводниковый ключ работает следующим образом.

В момент изменения полярности сиг-. нала на входной клемме 9 с положительной íà отрицательную (начало процесса выключения) закрывается транзистор 7, транзистор 8 открывается и от запираю щего источника напряженйя протекает ток по цепи клемма 15 - диод 5 - переход база-коллектор транзистора 2 - резистор 10 - цепь эмиттер-коллектор . транзистора 8 - клемма 12 . При этом активно рассасываются избыточные носители и коллекторной области транзистора 2 и его напряжение база - коллектор увеличивается (транзистор 2 выходит иэ области насыщения). После .этого ток от запирающего источника напряжения начинает протекать по цепи клемма 15 — диод 5 - переход база-коллектор транзистора 3 — параллельно включ енные переход база-эмиттер тран1051716 зистора 2 и диод 4 - резистор 10цепь эмиттер-коллектор транзистора 8клемма 12. При этом активно рассасываются избыточные носители в коллектор» ной области силового транзистора 3, а транзистор 2 активно запирается.. Такое состояние поддерживается в схеме до тех пор, пока не рассосутся избыточные носители в коалекторной области транэиотора 3 и напряжение коллектор-эмиттер $0

I на нем не вырастет настолько, что диод 5 запирается. После этого ток от запирающего источника напряжения протекает по цепи клемма 15 - диод 14переход база-амиттер силового транэио- 3 5 тора 3- диод 4 (переход база-эмиттер транзистора 2 к этому моменту уже заперт) - резистор 10 - цепь эмиттер коллектор транзистора 8 - клемма 12, В. случае использования составного . 20 транзистора на транзисторах ð проводимости полярность источников напряжения и полярность включения диодов, а

° также проводимость транзисторов усили теля мощности меняются на обратные. 25

В частном случае при небольшой выходной мошности составной транзистор с диодом, включенным между базами транзисторов, на которых выполнен состав ной транзистор, может быть. заменен на одиночный транзистор средней мощности, йля эффективной работы ключа необхо ° димо, чтобы прямое напряжение диода 5 было меньше, чем прямое напряжение дио» да 14, поэтому можно s качестве диода 14 применять последовательное сое- динение двух диодов или выбрать диоды 5 и 14 с разными прямыми напряжениями

Таким образом, использование предла» гаемого полупроводникового ключа позволяет уменьшить время переключения выходного транзистора до 3-4 мкс и повысить КПД до 95%.

Тем самым существенно упрощается схема устройства (упрощаются пепи за. шиты от "сквозных токов", формирования беэоцасных траекторий переключения выходного транзистора), повышаются экономичность и надежность.

Заказ 8674/57 Тираж .936

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по пелам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подпи=ное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Форафонтов

Редактор О. Сопко Техред Л.Пилипенко Корректор А. Повх °