Транзисторный ключ

 

Изобретение относится к коммутационной технике, а именно к силовым транзисторным ключам. Целью изобретения является повышение КПД транзисторного ключа за счет уменьшения потребляемой мощности управления. Ток базы силового транзистора 1 изменяется входным транзистором 6, управляемым токостабилизирующими транзисторами 8, 9 в зависимости от тока нагрузки и коэффициента усиления силового транзистора 1. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 03 K 17/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4311418/24-21 (22) 30.09.87 (46) 30.04.89. Бюл. У 16 (71) Новосибирский электротехнический институт и Агрегатное конструкторское бюро "Якорь" (72) М.В.Семенов, Ю.Е.Семенов, В.С.Турундаевский, Ю.P.Ôðîëîâ и С.А.Харитонов (53) 621.382(088,8) (56) Машуков F..Â, и др„ Под ред.

Конева Ю.И. Силовые транзисторные ключи повышенного напряжения. 3Т в

А, М.: Радио и связь, 1984, вып.15, с.183-194.

Ландышев А.Б. и др. Силовой транзисторный ключ, ЭТ в А, Под ред,.

Конева Ю.И. M.: Радио и связь, 1982, вып, 13, с.203 †2.

„„SU„„1476604 А1 (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ (57) Изобретение относится к коммутационной технике, а именно к силовым транзисторным ключам. Целью изобретения является повышение КПД транзисторного ключа за счет уменьшения потребляемой мощности управления.

Ток базы силового транзистора 1 изменяется входным транзистором 6, управляемым токостабилизируюшими транзисторами 8, 9 в зависимости от тока нагрузки и коэффициента усиления силового транзистора 1 l з.п. ф-лы, 1 ил.

1476604

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электронным устройствам управления элементами автоматических систем и вторичных источников питания. 5

Целью изобретения является увеличение КПД за счет уменьшения мощности управления в широком диапазоне температур, На чертеже приведена электрическая схема устройства.

Транзисторный ключ содержит силовой транзистор 1, коллектор которого соединен с выходной клеммой 2 и катодом диода 3 обратной связи, а эмиттер через резистор 4 соединен с минусовой шиной источника питания и выходной клеммой 5. База силового транзистора 1 соединена с эмиттером входного транзистора 6 и через первый шунтирующий резистор 7 с минусовой шиной источника питания. База транзистора 6 соединена с анодом диода 3 обратной связи, коллекторами

25 токостабилизирующих транзистоцов 8, 9 и через второй шунтирующий резистор 10 с минусовой шиной источника питания.-Эмиттер транзистора 8 соединен с базой транзистора ll и базой

30 транзистора 9, база-эмиттерный Не реход которого шунтирован резистором

12, а эмиттер через резистор 13 соединен с плюсовой шиной источника 14 питания и через токоограничительный диод 15 с коллектором транзистора 6, 35 в цепи питания которого включен резистивный делитель, состоящий из резисторов 16, 17, точка соединения которых подключена к эмиттеру транзистора 11, коллектор которого соединен с базой транзистора 8 и через резистор 18 с управляющим входом 19.

В случае необходимости в схему вводится полевой транзистор 20 с р-и переходом, сток которого соединен с базой силового транзистора 1, затвор через конденсатор 21 соединен с входом 19 управления и через резистор 22 с истоком и минусовои шинои источника питания.

Транзисторный ключ работает следующим образом.

При наличии сигнала "1" (U >, =

= U „„19 транзисторы 8, 9 закрыты, транзистор 6 также закрыт, следовательно, закрыт и силовой транзистор 1. Потребление тока по цепи питания отсутствует, что позволяет испольэовать данный ключ в режимах плавного нарастания напряжения питания.

При подаче на вход 19 "0" (Uynp=

=О) по цепи базы транзистора 8 через резистор 18 протекает ток. Падение напряжения на резисторах 12, 13 от эмиттерного тока транзистора 8 открывает транзистор 11, замыкается отрицательная обратная связь, и транзистор 8 выходит на режим стабилизации тока, так как при увеличении тока эмиттера транзистора 8 увеличивается падение напряжения на резисторах 12, 13, что вызывает дополнительное открывание транзистора 11, который уменьшит ток базы транзистора 8. Под действием тока коллектора транзистора 8 на резисторе 10 появится падение напряжения, которое откроет транзистор 6. Падение напряжения на резисторе 16 от тока коллектора транзистора 6 уменьшит ток коллектора транзистора 11, при этом транзистор 8 дополнительно откроется и падение напряжения на резисторе 12 увеличится, что еще больше откроет транзистор 9 и как следствие транзистор 6, Процссс увеличения тока коллектора транзистора 9, а следовательно, и транзистора 6 будет продолжаться до тех пор, пока не откроется диод 3, что произойдет при условии, что напряжение на коллекторе силового транзисто1 ра 1 будет меньше напряжения на базе транзистора 6 на величину падения напряжения на диоде 3. Теперь увеличение тока коллектора транзистора 9 не будет вызывать увеличение тока транзистора 6. Схема придет к установившемуся режиму.

В случае, если диод 3 не откроется, то при достижении максимального тока коллектора транзистора 6 напряжение на резисторе 17 станет больше, чем напряжение на диоде 15, диод откроется и дальнейшее увеличение тока коллектора транзистора 9 прекратится.

Схема придет к другому установившемуся режиму.

При наличии в схеме транзистора

20 конденсатора 21, резистора 22 в исходном состоянии конденсатор 21 зарядится до величины напряжения источника питания, транзистор 20 открыт и своим малым сопротивлением сток — исток шунтирует база-эмиттер1476604 ный переход транзистора 1, поддерживая его в закрытом состоянии. При подаче на вход 19 уровня "0" транзистор 20 закрывается и не мешает рабо5 те транзисторного ключа ° При подаче . на вход "1" открытый полевой транзистор уменьшает время рассасывания носителей в базе силового транзистора 1.

Таким образом, при изменении тока,1О протекающего через транзисторный ключ, будет изменяться падение напряжения коллектор — эмиттер силового транзистора, что вызовет большее или меньшее открывание входного транзистора, сигналом чего служит падение напряжения на резистивном делителе.

При большем открывании входного транзистора падение на делителе большее. Так как коэффициент усиления р силового и входного транзисторов очень сильно зависит от тока, протекающего через них, ток управления не имеет линейной зависимости от тока коллектора силового транзистора, 25 что при индуктивной нагрузке, когда ток коллектора силового транзистора линейно нарастает до максимального значения, имеет особое значение °

Коэффициенты усиления р транзисторов на малых токах больше, чем на максимальных. Таким образом, ток управления, необходимый для поддерживания в открьггом состоянии транзисторного ключа при линейном изменении тока нагрузки, меньше тока, вычисленногс при условии постоянства р . Данная схема изменяет ток управления с учетом конкретного значения коэффициентов усиления, которые зависят не 4 только от тока силового транзистора, но и от температуры. Благодаря наличию отрицательной обратной связи изменение величины напряжения источ- ника питания не приводит к изменению 45 тока управления, Таким образом, за счет уменьшения потребляемого тока ,уменьшается потребляемая от источника питания мощность управления, |

Дополнительное введение полевого транзистора позволяет уменьшить время рассасывания носителей в базе силового транзистора, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1.Транзисторный ключ, содержащий выходной силовой транзистор, резистивный датчик тока, включенный в цепь змиттера выходного сигнала транзистора, входной транзистор, эмиттер которого соединен с базой выходного силового транзистора и первым шунтирующим резистором, а база — с вторым шунтирующим резистором, и управляющий транзистор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения

КПД за счет уменьшения мощности управления, в него ввечены диод отрицательной обратной связи, первый и второй токостабилизирующие транзисторы, токоограничительный диод, резистивный делитель и первый, второй, третий резисторы, причем база входного транзистора соединена с коллекторами первого и второго токостабилизирующих транзисторов и с анодом диода отрицательной ооратной связи, катод которого соединен с коллектором выходного силового транзистора, эмиттер первого токостабилизирующего транзистора соединен с базой управляющего транзистора и базой второго токостабилизирующего транзистора, база-эмиттерный перехоц которого шунтирован первым резисторе-., a эмиттер через второй резистор сос цинен с шиной источника питания и через токоограничивающий диод с коллектором входного транзистора, в цепи питания которого включен резистивный делитель, средняя точка которого соединена с эмиттером управляющего транзистора, коллектор которого соединен с базой первого токостабилизирующего транзистора и через третий резистор с входом управления, 2,Ключ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что введен полевой транзистор с р-п-переходам, конденсатор и четв ртый резистор, причем выход полевого транзистора подключен параллельно первому шунтирующему резистору, а вход шунтирован четвертым резистором и через конденсатор подключен к входу управления,