Полупроводниковый ключ

 

Изобретение относится к импульсной и силовой преобразовательной технике и может быть использовано, например , в импульсных усилителях мощности . Цель изобретения - повышение надежности и КПД устройства. УстройIff , ство содержит последовательно соединенные транзистор 2 и полупроводниковый прибор 1, предварительные усилители 3 и 4 и диод 5. Полупроводниковый прибор 1 выполнен в виде запираемого тиристора. Введенные резистор 6, стабилитрон 7 и конденсатор 8 связаны таким образом, что при коммутации тиристора осуществляется накопление энергии и использование этой энергии для управления транзистором 2. Одновременно с этим обеспечивается регуляция тока базы транзистора 2 пропорционально току нагрузки 10. В результате достигается повышение экономичности и надежности работы устройства в импульсных усилителях мощности . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Ш сл 00 со 4 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 4430 А1 (51)4 Н 03 К 17/60

)13 „"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4016709/24-21 (22) 31.01.86 (46) 07,05.88. Бюл, У 17 (7 1) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) В.А.Рудский и В.В.Тогатов (53) 62 1,318.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .У 841115, кл. Н 03 К 17/08, 1979.

Патент США 1Ф 3781638, кл. Н 03 К 17/60, 1973. (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ КЛ10Ч (57) Изобретение относится к импульс- ной и силовой преобразовательной технике и может быть использовано, например,в импульсных усилителях мощ" ности. Цель изобретения — повышение надежности и КПД устройства. Устройство содержит последовательно соединенные транзистор 2 и полупроводниковый прибор 1, предварительные усилители 3 и 4 и диод 5. Полупроводниковый прибор 1 выполнен в виде запираемого тиристора. Введенные резистор 6, стабилитрон 7 и конденсатор 8 связаны таким образом, что при коммутации тиристора осуществляется накопление энергии и использование этой энергии для управления транзистором

2. Одновременно с этим обеспечивается регуляция тока базы транзистора 2 пропорционально току нагрузки 10. B результате достигается повышение экономичности и надежности работы устройства в импульсных усилителях мощности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1394430

Изобретение относится к импульсной и силовой преобразовательной технике и может быть использовано, например, в импульсных усилителях мощности, Цель изобретения — повышение наФ5 дежности и КПД.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема полупроводникового ключа; на фиг. 2 — временные диаграм- 1р мы работы ключа.

Ключ (фиг. 1) содержит полупроводниковый прибор 1, транзистор 2, первый 3 и второй 4 предварительные усилители, диод 5, резистор 6, стабилитрон 7, конденсатор 8, блок 9 управления, нагрузку 10, шину 11 питания и общую шину 12.

Полупроводниковый прИбор 1 может быть выполнен в виде транзистора или 2р запираемого тиристора (что является предпочтительным) .

Полупроводниковый прибор 1 и транзистор 2 соединены последовательно.

Первый и второй выходы блока 9 уп- 25 ,равления соединены с первыми входами первого 3 и второго 4 предварительных усилителей соответственно, вторые входы усилителей 3 и 4 соединены с общей шиной 12, а первые выхо- 30 ды — соответственно с управляющими выводами полупроводникового прибора

1 и транзистора 2, анод диода 5 соединен с управляющим выводом полупроводникового прибора 1, первый выход 35 которого соединен с первым выводом нагрузки 10, второй вывод которой соединен с эмиттером транзистора 2 и с общей шиной 12, второй выход усилителя 3 соединен с шиной 11 пита- 4О ния, первый вывод резистора 6 соединен с шиной 11 питания, а второй вывод — с вторым выходом усилителя 4, с катодом диода 5 и с первыми выводами стабилитрона 7 и конденсатора 8, вторые выводы которых соединены с общей шиной 12.

Ключ работает следующим образом.

В исходном состоянии сигналы на выходах блока 9 отсутствуют, базовые . потенциалы близки к нулю, и ключ разомкнут. Блок 9 управления, работающий в режиме автогенерации или внешнего запуска, вырабатывает два положительных импульса заданной длительности и скважности (фиг. 2, t ).

С целью уменьшения динамических потерь сигнал на первом выходе блока

9 может появляться несколько позже (0,5 мкс), а заканчиваться раньше по сравнению с управляющим сигналом на втором выходе. Предварительные усилители 3 и 4 усиливают эти сигналы и возбуждают базовые цепи полупроводникового.прибора 1 и транзистора

2, Ключ отпирается, и в цепи нагрузки 10 протекает ток Ig. С окончанием управляющего сигнала на втором выходе блока 9 начинается процесс запирания ключа. При этом подача прямого базового тока прекращается, и транзистор 2 спустя некоторое время t

P — — запирается.

Так как цепь эмиттера прибора 1 размыкается, ток нагрузки коммутирует в цепь базы транзистора 2 через диод S и в конденсаторе 8 осуществляется накопление электрической энергии в течение полного времени выключения прибора 1. Так как обратный базовый ток равен току в выходной цепи прибора 1, напряжение на конденсаторе 8 Uc оказывается пропорциональным току нагрузки 10.

На этапе рассасывания избыточного заряда в приборе 1 напряжение на его втором выходе, а соответственно, и на коллекторе транзистора 2 возрастает до величины У + U, где Uy — на пряжение на прямосмещенном диоде 5 (0,8 В). В момент времени t4 (фиг. 2) процесс рассасывания избыточных носителей в приборе 1: заканчивается, и его выходной ток начинает спадать. Напряжение на выходе прибора 1 нарастает вплоть до величины напряжения источника питания нагрузки (момент tz), а напряжение на транзисторе 2 спадает до нуля, так как все напряжение выделяется на приборе 1.

Введение дополнительных элементов резистора 6, стабилитрона 7, конденсатора 8 и новых связей позволяет по сравнению с известным ключем использовать часть накапливаемой в приборе 1 электрической энергии для питания цепи базы транзистора 2, обеспечить регулировку тока базы транзистора 2 пропорционально току нагрузки 10, изменять напряжение включения шунтирующей цепи базы прибора 1 пропорционально току нагрузки.

Этим достигается повышение надежности и КПД полупроводникового ключа. Дополнительный эффект достигается, если в ключе в качестве при-.

139ч430

Фий Я

Составитель Г.Терешина

Редактор О.Головач Техред М.Ходанич Корректор М.Пожо

Заказ 2238/56 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

3 бора 1 используется запираемый по базе тиристор. В этом случае накапливаемый в конденсаторе 8 заряд автоматически изменяется пропорционально току нагрузки, что дополнительно ,способствует повышению надежности работы и снижению рассеиваемой мощнос-. ти в ключе.

1О

Формула изобретения

1. Полупроводниковый ключ, содержащий последовательно соединенные полупроводниковый прибор и транзистор 15 первый и второй предварительные усилители, диод, блок управления, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами первого и второго предварительных усилителей соответственно, вторые входы которых соединены с общей шиной, а первые выходы соединены соответственно с управляющими выводами полупроводниковоУ го прибора и транзистора, анод диода соединен с управляющим выводом полупроводникового прибора, первый вывод которого соединен с первым выводом нагрузки, второй вывод которой соединен с эмиттером транзистора и с общей шиной, второй выход первого предварительного усилителя соединен с шиной питания, о т л и ч а ю щ и й-: ! с я - тем, что, с целью повышения надежности и КПД, введены резистор, стабилитрон и конденсатор, первый вывод резистора соединен с шиной питания, а второй вывод — с вторым выходом второго предварительного усилителя, с катодом диода и с пер" выми выводами стабилитрона и конденсатора, вторые выводы которых соединены с общей шиной.

2. Ключ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что полупроводниковый прибор выполнен в виде запираемого тиристора.