Транзисторный ключ

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах силовой коммутационной и преобразовательно техники. Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия транзисторного ключа-достигается путем введения в него полевого транзистора 5, стабилитрона 4 и терморезистора 6. Форсированное переключение силового транзистора 1 обеспечивается благодаря большому току дифференциального усилителя 2, охваченного положительной обратной связью с нелинейного делителя напряжения на стабилитроне 4 и резисторе 9 и отрицательной обратной связью на терморезисторе 6 и резисторе 10. Выведение силового транзистора 1 из насыщения перед выключением повышает быстродействие и уменьшает выбросы коллекторного тока, а степень насыщения силового транзистора стабилизируется в широком диапазоне рабочих токов и температур с помощью терморезистора. Транзисторный ключ содержит также диод 3, резистор 8 и нагрузку 7. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А "( (511 Н 03 К 17/56 г —.; - ° с, ч 1 Р .1 . I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сп

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4429476/24-21 (22) 23.05.88 (46) 30.11.89. Бюл. У 44 (71) Николаевский кораблестроительный институт им. адм. С.О.Макарова (72) В.И.Горбачев, В.И.Рябенький, В.Д.Ухань и В.А.Яковлев (53) 621.382(088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

У 1039033, кп. Н 03 К 17/60,02.04.81.

Авторское свидетельство СССР

У 944108, кл. Н 03 К 17/60,10.10.80. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах силовой коммутационной и преобразовательной техники. Цель изобретения — повьппение надежности и быстродействия транспортного ключа — достигается путем вве2 дения в него полевого транзистора 5, стабилитрона 4 и терморезистора 6.

Форсированное переключение силового транзистора 1 обеспечивается благодаря большому току дифференциального усилителя 2, охваченного положительной обратной связью с нелинейного делителя напряжения на стабилитроне 4 и резисторе 9 и отрицательной обратной связью на терморезисторе 6 и резисторе 10. Выведение силового транзистора 1 из насьпцения перед выключением повьппает быстродействие и уменьшает выбросы коллекторного тока, а степень насыщения силового транзистора стабилизируется в широком диапазоне рабочих токов и температур с помощью термореэистора. Транзисторный ключ содержит также диод 3, резистор 8 и нагрузку 7. 1 ил.

1525900

ll «обретение относ.ITcH к импульсной технике и может быть использовано н устройствах силовой преобразовательной и коммутационной техники.

Цель изобретения — повышение надежности и быстродействия — достигается путем введения в транзисторный ключ полевого транзистора, стабилитрона и терморезистора. Повышен- 10 ное быстродействие обеспечивается при этом благодаря форсированному нк ьючению силового транзистора за счет большого выходного тока дифференциального усилителя, охваченного 15 положительной обратной снязью с нелинейного делителя напряжения на стабилитропе и одном из резисторов, и за счет выведения силового транзистора из насыщенного режима перед 20 выключением, что уменьшает задержку выключения. Одновременное повышение надежности достигается за счет упрощения устройства, стабилизации насыщения силового транзистора с ис- 25 пользованием отрицательной обратной связи через терморезистор и устранения выбросов коллекторного тока силового транзистора °

На чертеже приведена принципиальная схема транзисторного ключа °

Устройство содержит силовой транзистор 1, дифференциальный усилитель

2, диод 3, стабилитрон 4, полевой транзистор 5, терморезистор 6, нагрузку 7 и три резистора 8-10.

Эмиттер силового транзистора 1 и анод стабилитро а 4 подключены к общей шше 11, база силового транзистора через первый резистор подключе- 40 на к выходу дифференциального усилителя 2, а через терморезистор 6 — к иннертирующему входу того же усилителя, неиннертирующий вход которого соединен с точкой соединения катоца 45 стабилитрона 4 и первого вывода второго резистора 9. Коллектор силового транзистора 1 подключен к второму выводу нторого резистора 9 и через нагрузку 7 соединен с клеммой 12 пи50 тания, К инвертирующему входу дифференциального усилителя 2 подключен катод диода 3, анод которого соединен

55 с первой входной клеммой 13, и цепочка последовательно соединенных третьего резистора 1О и полевого транзистора 5, исток которого объединен с общей шиной 11, а затвор подключен к второй входной клемме 14.

Терморезистор 6 для надежного теплового контакта размещается на радиаторе силового транзистора 1 ° В качестве дифференциального усилителя 1 может быть использован операционный усилитель.

Транзисторный ключ функционирует следующим образом.

При включении транзисторного ключа на первую входную клемму 13 подается нулевой потенциал относительно общей шины 11, запирающий диод 3.

Нулевой потенциал также подается на вторую входную клемму 14, благодаря чему полевой транзистор 5 переводится в проводящее состояние. При этом напряжение с катода стабилитрона 4 подается на неинвертирующий нход дифференциального усилителя 2, что приводит к формированию на выходе этого усилителя импульса тока, который отпирает силовой транзистор 1.

Ио мере отпирания силового транзистора 1 напряжение íà его коллекторе уменьшается и, достигнув значения меньшего напряжения стабилизации стабилитрона, будет полностью подаваться на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 2, так как сопротивление непробитого стабилитрона значительно больше сопротивления резистора 9. В результате наступит динамическое равновесие, когда на неиннертирующий вход дифференциального усилителя 2 подается напряжение коллектор — эмиттер силового транзистора, а на базе этого транзистора формируется напряжение, обеспечивающее равенство напряжений на обоих входах дифференциального усилителя 1 с учетом делителя напряжения на третьем резисторе 10 и терморезисторе 6. Напряжение базаэмиттер определяет степень насыщения силового транзистора 1. Терморезистор 6, располагаясь на радиаторе силового транзистора 1 и имея с ним тепловую связь, уменьшает свое сопротивление по мере нагревания силового транзистора, что уменьшает коэффициент насыщЕния,, для того, чтобы компенсировать нлияние температуры на увеличение длительности жизни неосновных носителей заряда в области базы.

1525900

10 вого транзистора при упрощении схемы устройства ведет к повышению надеж15 ности и быстродействия коммутации нагрузки с помощью транзисторного ключа.

Формула и з обре т е н и я

20 с

Для выключения на вторую входную клемму 14 поступает положительный потенциал, запирающий полевой транзистор 5. Это приводит к выведению

5 силового транзистора иэ насьпцения, так как напряжение на базе силового транзистора становится равным напряжению на его коллекторе. Далее, с небольшой задержкой относительно сигнала на клемме 14, на первую входную клемму 13 поступает положительный потенциал, больший, чем напряжение стабилизации стабилитрона 4.

В результате на выходе дифференциального усилителя появляется отрицательное максимальное напряжение, форсированно запирающее силовой транзистор 1, который до момента эапирания был выведен из насьпцения. Пока на первой входной клемме присутствует положительньп потенциал, силовой транзистор находится в закрытом состоянии. Далее процесс повторяется.

Время задержки подачи сигналов оп- 25 ределяется временем рассасывания заряда базы силового транзистора при заданном его насьпцении, определяемом резисторами б и 10.

Транзисторный ключ содержит мень- 30 шее число элементов по сравнению с известным устройством, причем отсутствуют дополнительные элементы в силовой цепи. Благодаря использованию терморезистора в цепи отрицательной обратной связи осуществляется ста35 билизация степени насьпцения силового транзистора и отсутствуют выбросы коллекторного тока. При этом перед моментами запирания силовой транзистор выводится иэ насьпцения, а эапирание осуществляется максимальным током дифференциального усилителя. В открытом состоянии силового транзистора 1 его коэффициент насыщения поддерживается постоянным при изменении тока нагрузки в широком диапазоне, а тепловая связь обеспечивает уменьшение насьпцения силового транзистора при нагревании, что позволяет выбрать постоянным время между подачей сигналов на первую и вторую входные клеммы. Входной диодно — транэисторньп ключ обеспечивает заданное управлением переключение дифференциального усилителя с использованием преимуществ, создаваемых цепями обратных связей эа счет введенных стабилитрона и терморезистора.

Таким образом, форсирование процессов включения и выключения силоТранзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, дифференциальный усилитель, диод и три резистора, эмиттер силового транзистора соединен с общей шиной, база - с первым выводом первого резистора, а коллектор через нагрузку соединен с клеммой питания, неинвертирующий вход дифференциального усилителя соединен с первым выводом второго резистора, а инвертирующий вход — с первым выводом третьего резистора и катодом диода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения надежности и быстродействия, в него введены полевой транзистор, стабилитрон и термореэистор, причем анод диода подключен к первой входной клемме, затвор полевого транзистора, который включен между вторым выводом третьего резистора и общей шиной, подключен к второй входной клемме, между инвертирующим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с вторым выводом первого резистора, и базой силового транзистора включен терморезистор, анод стабилитрона подключен к общей шине, а катод — к первому выводу второго резистора, второй вывод которого соединен с коллектором силового транзистора.