Транзисторный ключ

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных модуляторах, инверторах и преобразователях постоянного напряжения в постоянное. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности транзисторного ключа за счет исключения вспомогательного источника питания мгновенной мощности , рассеиваемой на силовом транзисторе при выключении. При отпирании транзистора 1 происходит частичный разряд конденсатора 8, в результате чего возникает нелинейная отрицательная обратная связь, которая обеспечивает стабилизацию степени насыщения транзистора 1. После окончания импульса управления конденсатор 9 заряжается через диоды 3, 5 и 7, благодаря чему.уменьшается напряжение на коллекторе транзистора 1 на интервале выключения. 2 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sz)s Н 03 К 17/60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13 (21) 4766930/21 (22) 23.10.89 (46) 07.09,91. Бюл. М 33 (71) Центральное научно-производственное объединение "Ленинец" (72) В.С.Уманский (53) 621.382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1324100, кл. Н 03 К 17/60, 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 1585892, кл. H 02 М 7/5387, 1988. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных модуляторах, инверторах и преобразователях постоянного напряжения в I 2,, 1б7б091 А1 постоянное. Цель изобретения — упрощение и повышение надежности транзисторного ключа за счет исключения вспомогательного источника питания мгновенной мощности, рассеиваемой на силовом транзисторе при выключении. При отпирании транзистора 1 происходит частичный разряд конденсатора 8, в результате чего возникает нелинейная отрицательная обратная связь, которая обеспечивает стабилизацию степени насыщения транзистора 1. После окончания импульса управления конденсатор 9 заряжается через диоды 3, 5 и 7, благодаря чему. уменьшается напряжение на коллекторе транзистора 1 на интервале выключения, 2 ил.

1676091

Изобретение относится к импульсной технике и может быть"использовано в импульсных модуляторах, инверторах и преобразователях постоянного напряжения в постоя н ное.

Цель изобретения -- упрощение и повышение надежности транзисторного ключа за счет исключения вспомогательного источника питания и уменьшения мгновенной мощности, рассеиваемой на силовом транзисторе при выключении.

На фиг, 1 приведена схема транзисторного ключа; на фиг, 2 — временные диаграм мы напряжений и токов, Транзисторный ключ содержит силовой транзистор 1, шесть диодов 2-7, первый 8 и второй 9 конденсаторы, первый 10 и второй

11 резисторы, база силового транзистора 1 подключена к шине 12 управления, первому

Выводу перВого резистора I0 и первому Вы воду первого диода 2,::Iòîðoé вывод котороГО СОЕДИНЕН С ПЕРВЫМ ВЫВОДОМ ПЕРВОГО конденсатора 8 и через Второй диод 3 с эмиттером силового транзистора 1, первым выводом третьего диода 4, Вторым выводом первого резистора 10 и общей шиной 13, второй вывод первого конденсатора 8 подключен к первому Выводу,етвертого диода

5 и через пятый диод 6 к коллектору силового транзистора I. Первый вывод второго конденсатора 9 соединен!: первыми выводами третьего 4 и четвертого 5 диодов, коллектор силового транзистора 1 подключен к выходной шине 14 и первым выводам шестого диода 7 и второго резистора 11, вторые выводы которых соединены с вторым выводом второго конденсатора 9, Кроме того, между выходной и об|дей шинами 14 и 13 включена цепь 15 нагрузки, которая состоит иэ трансформатора I6 и источника 17 питания, которые соединены последовательно, Транзисторный кл|оч работает следующим образом, 8 исходном состоянии в паузах между импульсами тока управления lypp транзистор 1 заперт, а конденсаторы 8 и 9 заряжены от источника 17:ереэ диоды 7, 5 и 3.

Диоды 2, 4 и 6 при этом заперты, Суммарное напряжение на конденсаторах 8 и 9 приблизительно равно напряжению Е|7 источника

17 питания, Конденсатор 8 имеет емкость

Св, значительно большук> (например, в 10 раэ), чем емкость Сд конденсатора 9.

Таким образом напряжения Ев и Ед на указанных конденсаторах в исходном состоянии равны

Сд Cg

Ев — Е-|7 С +С Е- 7 С Е-|7 в+ д в

Св

Ед =Ел С =Е17, Св+ Cg

При поступлении в базу транзистора 1 очередного импульса тока управления lynp c длительностью Т от внешнего источника транзистор 1 отпирается и через него и цепь 15 нагрузки начинает протекать импульсный ток 1|в (фиг. 2а, б). Напряжение Е | на коллекторе транзистора 1 уменьшается от величины Едт до некоторой малой величины Е|| с, близкой к напряжению насыщения (фиг. 2в). При отпирании транзистора 1 начинает разряжаться конденсатор 9 током Ig, г;ротекающим по цепи верхняя обкладка конденсатора 9, имеющая положительный потенциал, — резистор 11 — промежуток коллектор — эмиттер открытого транзистора 1— диод 4 — нижняя обкладка конденсатора 9, диоды 3, 5 и 7 при этом заперты, Напряжение Eg и ток Ig к концу импульса спадают почти до нуля (фиг, 2г, ж). Это обеспечивается выбором величины R<< сопротивления резистора 11 изусловия R>> =ЗТ/Cg. Одновременно происходит частичный разряд конденсатора 8 большой емкости током !в, который начинает протекать только после того, как напряжение Е | на коллекторе транзистора 1 станет меньшим; чем Е«Ев+ Ев

+ Е + ЕВ = E ac, ГДЕ EI = EZ — ПаДЕНИЕ напряжения на открытых диодах 6 и 2, E I> = Ев = Š— падение напряжения на эмиттерно-базовом переходе транзистора 1.

Ток Io протекает по цепи верхняя обкладка конденсатора 8, имеющая положительный потенциал, — диод 6 — промежуток коллектор-эмиттер открытого транзистора 1 — промежуток эмиттер-база транзистора 1, зашунтированный резистором 10 — диод 2— нижняя обкладка конденсатора 8, имеющая отрицательный потенциал (фиг. 2е). Конденсатор 8 за время импульса раэря>кается частично и напряжение Ев на нем изменяется сравнительно мало (фиг, 2д). Это достигается благодаря тому, что в момент, когда напряжение Ев уменьшается до величины Евмин = Енас

+ 3E, диоды 6 и 2 запираются и дальнейший разряд конденсатора 8 прекращается.

Ток 1в протекает через эмиттерно-базовый переход транзистора 1 в направлении, противоположном нап равлению протекания тока управления lypp, током через резистор I0 можно в первом приближении пренебречь(фиг. 2а, r, з) так, что!в = lyIIpЬ, где |в — ток базы. В результате возникает нелинейная отрицательная обратная связь, 1676091 которая обеспечивает стабилизацию степени насыщения транзистора 1 на заданном уровне, например, при вариациях температуры окружающей среды. Как следствие, достигается уменьшение времени выключения ta транзистора 1. При этом оказывается возможным увеличение частоты следования импульсов.

Напряжение Еэ «Е17 на конденсаторе

8 в контуре нелинейной обратной связи(оно должно иметь величину порядка единиц вольт) получается в отличие от прототипа без применения вспомогательного низковольтного источника питания.

В момент Т окончания импульса тока управления Iyllp начинается процесс расса сывания неосновных носителей заряда в транзисторе 1, характеризуемый временем рассасывания tpac, тогда ток l15 еще продолжает течь через транзистор 1 и цепь 15 нагрузки (фиг. 2а, б). На этом этапе мгновенное значение мощности Р1, рассеиваемой в коллекторе, определяется как P> =

I>sE>. Поскольку l>s еще близко к номиналу (фиг. 2б), то для минимизации значения Р1 необходимо принять меры к уменьшению напряжения Е1 на коллекторе в течение интервала времени tpac (фиг. 2в). Это достигается путем заряда через диоды 3, 5 и 7 конденсатора 9, который ранее к концу импульса разрядился почти до нуля (фиг. 2в, r), Минимизация величины Pi позволяет улучшить режим выключения транзистора 1, т,е. уменьшить вероятность отказа ввиду черезмерно большой величины мгновенной мощности P).

Предлагаемый транзисторный ключ бо- лее простой и надежный, чем известные, за

5 счет исключения вспомогательного источника питания и уменьшения мгновенной мощности, рассеиваемой на силовом транзисторе при выключении.

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, шесть диодов, первый конденсатор, первый и второй резисторы, . база силового транзистора подключена. к

15 шине. управления, первому выводу первого резистора и первому выводу первого диода, второй вывод которого соединен с первым выводом первого конденсатора и через второй диод с эмиттером силового транзисто20 ра, первым выводом третьего диода, вторым выводом первого резистора и общей шиной, второй вывод первого конденсатора подключен к первому выводу четвертого диода и через пятый диод к коллектору силового

25 транзистора, отличающийся тем,что, с целью упрощения и повышения надежности, введен второй конденсатор, первый вывод которого соединен с первыми выводами третьего и четвертого диодов, коллектор си30 лового транзистора подключен к выходной шине и первым выводам шестого диода и второго резистора, вторые выводы которых соединены с вторым выводом второго конденсатора.

1676091

1упр

Редактор Н.Гунько

Заказ 3013 Тираж Г Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

О

Хя зк) Составитель Д,Иванов . Техред М.Моргентал Корректор O,Êðàâöîåà