Переключатель напряжения

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве быстродействующих переключателей высоковольтного напряжения в системах электростатической печати. Цель изобретения - уменьшение рассеиваемой мощности. Для этого в устройство введены три транзистора 4-6, четыре резистора 11-14, конденсатор 15 и диод 16. Устройство содержит также три транзистора 1-3, четыре резситора 7-10. На схеме, кроме того, обозначены шины 19, 22 питания, общая шина 17, управляющие шины 18, 21. В устройстве исключена возможность одновременного нахождения транзисторов 1 и 2 в открытом насыщенном состоянии при переходном режиме, что приводит к более чем 10-ти кратному уменьшению рассеиваемой мощности при переключениях устройства. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.SUÄÄ 1499473 А1 (51) 4 Н 03 К 17/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ пю; г.:

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ. ГКНТ СССР (21) 4339417 /24-2 1. (22) 08,12.87 (46) 07.08,89. Бюл. ¹ 29 (72) О.И.Зайцев и В ° Р.Шварцберг (53) 621.372(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 864569, кл. Н 03 К 17/60, 1979.

Патент США № 3654490, кл. 307-255, 1972. (54) ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве быстродействующих переключателей высоковольтного напряжения в системах электростатической печати.

Цель изобретения — уменьшение рассеиваемой мощности. Для этого в устройство введены три транзистора 4 — 6, четыре резистора 11 - 14, конденса тор 15 и диод 16. Устройство содержит также три транзистора 1 — 3, четыре резистора 7 — 10. На схеме, кроме того, обозначены шины 19, 22 питания, общая шина 17, управляющие шины 18,21, В устройстве исключена возможность одновременного нахождения транзисторов 1 и 2 в открытом насыщенном состоянии при переходном режиме, что приводит к более чем 10-кратному уменьшению рассеиваемой мощности при переключениях устройства. 2 ил. g

3 1499473

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве быстродействующих переключателей высоковольтного напряжения в системах электростатической пе5 чати.

Цель изобретения — уменьшение рассеиваемой мощности.

На фиг. 1 и 2 представлены элект-. рические схемы переключателей положительного и отрицательного напряжений соответственно.

Переключатель напряжения (фиг. 1) содержит первый 1, второй 2, третий 3,15 четвертый 4, пятый 5 и шестой 6 транзисторы, первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10, пятый 11, шестой 12, седьмой 13, восьмой 14 резисторы, конденсатор 15 и диод 16. Эмиттер 2р транзистора 1 подключен к общей шине 17, база — к коллектору транзистора 4, база которого соединена с первой управляющей шиной 18. Эмиттер транзистора 2 подключен к первой ши- 25 не 19 питания, резисторы 7 и 8 включены последовательно между коллекторами транзисторов 1 и 2, точка соединения резисторов 7 и 8 соединена с выходной шиной 20 устройства, меж- 3р ду базой и эмиттером транзистора 2 включен резистор 9, между базой транзистора 2 и коллектором транзистора 3 включен резистор 11, эмиттер транзистора 3 через резистор 10 соединен с шиной 17, а база — с коллектором транзистора 5, база которого соединена с второй управляющей шиной 21, эмиттеры транзисторов 4 и 5 подключены к шине 17, а коллекторы через со- 4р ответствующие резисторы 12 и 13— к второй шине 22 питания. Коллектор и эмиттер транзистора 6 подключены к эмиттеру и базе транзистора 2 соответственно, база транзистора 6 через 45 конденсатор 15 подключена к коллектору транзистора 3, резистор 14 включен между базой и эмиттером транзистора

6, анод диода 16 соединен с эмиттером, а катод — с базой транзистора 6.

Переключатель работает следующим образом.

В статическом состоянии на базе транзистора 4 присутствует напряжение низкого уровня, а на базе транзистора 5 - вй сокого уровня. Транзистор 4 закрыт, а пятый транзистор 5 — открыт и насыщен. Ток от шины 21 через резистор 12 поступает в базу транзисто4 ра 1, который переходит в состояние насыщения, а ток через резистор 13— в коллектор насыщенного транзистора

5, следовательно, транзистор 3 заперт. Отсутствие тока коллектора транзистора 3 приводит к тому, что транзистор 2 также закрыт. Закрыт и транзистор 6. На шине 20 присутствует напряжение низкого уровня. При изменении состояния на шинах 18 и 21, когда на базе транзистора 4 появляется напряжение высокого уровня, а на базе транзистора 5 — низкого уровня, в насыщенное состояние перехОдит транзистор 4, а транзистор 5 выключается. Ток от шины 21 через резистор

12 поступает в коллектор транзистора 4, а ток через резистор 7 — в базу транзистора 3 и переводит его в активный режим. Транзистор 1 закрывается, так как его база подключается к общей шине 17 через сопротивление насыщенного транзистора 4. Ток через транзистор 3 определяется напряжением на его базе и номиналом резистора 10.

В первом приближении, пренебрегая током базы транзистора 3 (что допускается, учитывая большой коэффициент усиления транзистора в активном режиме), получаем ток коллектора, равный

Еп1-Пбэз

I кэ R

4 где Т вЂ” ток коллектора транзисто- ра 3;

Е „ — напряжение на шине 22;

R 4 — сопротивление резистора 4;

U — напряжение база — эмиттер третьего транзистора 3

0,7 В, Ток коллектора транзистора 3 складывается из тока базы транзистора 2 и тока через резистор 9. Транзистор 2 открывается и переходит в насыщенный режим. На шине 20 появляется напряжение высокого уровня, близкое к напряжению на шине 19, Одновременно ток коллектора транзистора 3 через диод

16 и резистор 14 заряжает конденсатор 15. После окончания заряда конденсатора 15 (постоянная времени заряда определяется емкостью конденсатора и сопротивлением р — n-перехода диода 16 и достаточно мала) ток коллектора транзистора 3 протекает только через резистор 11. На конденсаторе 15 накапливается заряд, определяемый током коллектора транзистора 3 и номиналом резистора 11. Все это вреФормула изобретения

Переключатель напряжения, содержащий первый транзистор, эмиттер кото— рого подключен к общей нине, второй транзистор, эмиттер которого подклю-. чен к первой нине питания, первый и второй резисторы, которые включены между коллекторами первого и второго транзисторов, точка соединения кото-. рых соединена с выходной шиной, третий резистор, который включен между базой и эмиттером второго транзистора, третий транзистор, между эмиттером которого и общей шиной включен четвертый резистор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения рассеиваемой мощности, введены четвертый, пятый и шестой транзисторы, пятый — восьмой резисторы, диод и конденсатор, пятый резистор включен между базой второго и коллектором третьего транзисторов, коллекторы четвертого и пятого транзисторов подключены соответветственно к базам первого и третьего транзисторов, а их эмиттеры подключены к общей шине, шестой и седьмой резисторы включены между второй шиной питания и коллекторами четвертого и пятого транзисторов соответственно, базы четвертого и пятого транзисторов подключены к первой и второй управляющим шинам соответственно, коллектор и эмиттер нестого транзистора подключены соответственно к эмиттеру и базе второго транзистора, база шестого транзистора через конденсатор подключена к коллектору третьего транзистора, восьмой резистор включен между базой и эмиттером шестого транзистора, анод диода подключен к эмиттеру шестого транзистора, а катод — к его базе.

5 149947 мя транзистор 6 закрыт и не влияет на время включения транзистора 2.

При последующей смене управляющих сигналов на шинах 18 и 21, когда транзистор 1 переходит в насыщенное состояние, а транзистор 3 выключается и закрывается транзистор 2, начинаются разряд накопленного заряда на конденсаторе 15 через переход база — эмит10 тер транзистора 6, перевод его в насьпценное состояние. Происходит ускоренный разряда носителей в базе тран" зистора 2 через насьпценный транзистор

6 и ускоряется процесс выключения этого транзистора. Резисторы 7 и 8 служат для ограничения возможных бросков сквозного тока при переключении схемы и в предлагаемом устройстве в приниципе могут отсутствовать.

Сокращение времени выключения транзисторов достигается за счет того, что накопленный заряд базы транзистора 1 разряжается через насыщенный транзистор 4, а накопленный заряд базы транзистора 2 разряжается принудительно током транзистора 6, чем достигается сокращение времени выключения т ранзисторов в 3-5 раз, такое же уменьшение длительности 30 сквозного тока при переключении и уменьшение амплитуды сквозного тока до трех раз за счет того, что в данной схеме исключена возможность одновременного нахождения транзисторов 1 и 2 в открытом насьпценном состоянии при переходном режиме.. Все это приводит к более чем 10-кратному уменьшению рассеиваемой мощности при переключениях схемы. 40

Переключатель напряжения возможно применять в высоковольтных переключателях напряжения в системах элект ростатической печати для переключения положительных напряжений. Для переключения отрицательных напряжений

45 в устройстве достаточно заменить тип проводимости всех транзисторов и, соответственно, изменить дей=твующие напряжения. Пример такого устройства приведен на фиг. 2, в котором возможно испольэовать низковольтное положительное напряжение (например, +5 В) 6 вместо "земли" и землю" вместо отрицательного. В этом случае устройство переключает низковольтное положительное и высоковольтное отрицательное напряжения. Принцип работы переключателя отрицательного напряжения (фиг.2) аналогичен принципу работы переключателя положительного напряжения (фиг. 1).

1499473

Фиа2

Составитель Г.Терешина

Редактор И.Иулла Техред.Л,Сердюкова Корректор И.Муска

Заказ 4706/54 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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