Магнитно-транзисторный ключ

 

Использование: в контрольно-измерительной технике Сущность изобретения наличие токоограничивающего транзистора , второго диода, включенных параллельно с базой силового транзистора, позволяет поддерживать на нагрузке напряжение, равное напряжению источника питания без использования дополнительного источника питания Устройство содержит шины 1 и 2 питания, силовой транзистор 3, трансформатор тока 5, первый и второй диоды 8 и 10, нагрузку 9, токоуправляющий ключ 11, токо ограничивающий транзистор 12, третий ди од 14 1-11-13-2, 1-3-4-6-2 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧГСКИХ

РЕСПУбЛИК (5!)5 Н 03 К 17/60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4810909/21 (22) 04,04.90 (46) 15,08.92. Бюл. N 30 (71) Конструкторское бюро "Электроавтоматика (72) В,Н,Босомыкин, А.М,Вйшнякова и

Г,И.Шахов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1444934, Н 03 К 17/60, 1988., Авторское свидетельство СССР № 766014, кл. Н 03 К 17/60, 1980. (54) МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ... Ж„„1755369 А1

2 (57) Использование: в контрольно-.измерительной технике. Сущность изобретения; наличие токоограничивающего транзистора, второгодиода, включенных параллельно с базой силового транзистора, позволяет поддерживать на нагрузке напряжение, равное напряжению источника питания без использования дополнительного источника питания, Устройство содержит шины 1 и 2 питания, силовой транзистор 3, трансформатор тока 5, первый и второй диоды 8 и 10, нагрузку 9, токоуправляющий ключ 11, токоограничивающий транзистор 12, третий диод 14. 1 — 11 — 13 — 2, 1 — 3 — 4 — 6 — 2. 1 ил.

1755369

Изобретение относится к импульсной технике и автоматике и может быть использовано в системах регулирования и управления, в частности для обеспечения импульсным питанием постоянных запоминающих устройств при считывании из них информации.

Известен магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, в коллекторной цепи которого включена первичная обмотка трансформатора тока, цепь нагрузки с источником питания, Два дополнительных транзистора позволяют минизировать потери мощности при открывании силового транзистора.

Однако этот ключ при изменении нагрузки не может обеспечить стабильность напряжения на последней, а для обеспечения на нагрузке номинального напряжения необходимой величины требует дополнительного истрчника для компенсации падения напряжения на переходе коллектор-эмиттер силового транзистора и первичной обмотке трансформатора. Кроме того, магнитно-транзисторный ключ имеет низкое быстродействие из-за задержек на элементах в цепи обратной связи.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, трансформатор, первичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой и выходной цепью силового транзистора, а вторичная первым выводом к первому выводу диода, а вторым к базе силового транзистора, управляющий транзистор, его связи, дополнительный транзистор и резистор, который включен параллельно базоэмиттерному переходу дополнительного транзистора одним выводом к второму выводу диода, а вторым к эмиттеру силового транзистора, коллектор дополнительного транзистора с базой управляющего транзистора, причем управляющий и дополнительные транзисторы разного типа проводимости, Этот ключ имеет невысокое быстродействие из-за задержек на большом количестве элементов в цепи обратной câÿçè, невысокую стабильность напряжения на нагрузке иэ-за падения напряжения на переходе эмиттер-коллектор (к-э) силового транзистора. и первичной обмотке трансформатора.

Цель изобретения — повышение быстродействия и надежности при изменении параметров нагрузки, за счет малого насыщения ключа и компенсации падения напряжения на переходе (к-э) силового

35 транзистора и вторичной обмотке трансформатора, Использование ключа в режиме усиления (без глубокого насыщения) позволяет исключить эффект рассасывания неосновных носителей при его выключении, что дает возможность увеличить частоту цикла включения-выключения и таким образом увеличить быстродействие. Компенсация падения напряжения на переходе коллек-. тор-эмиттер силового транзистора улучшает его .выходные характеристики, а следовательно, увеличивает надежность работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор. трансформатор, управляющую цепь, первый, второй, третий резисторы, первый, второй, третий диоды, нагрузку, эмиттер силового транзистора соединен с первой шиной источника питания, коллектор силового транзистора соединен с концом vç ðâè÷íîé обмотки трансформатора, конец вторичной обмотки трансформатора соединен с первым диодом, первый вывод нагрузки соединен с второй шиной источника питания, база силового транзистора соединена с первым выводом первого резистора и третьим диодом, первый вывод управляющей цепи соединен с первой шиной источника питания, а второй вывод через второй резистор — с второй шиной источника питания, дополнительно введены токоограничивающий транзистор, четвертый резистор, включенный между началом первичной обмотки трансформатора и второй шиной источника питания, причем конец первичной обмотки трансформатора и начало вторичной соединены между собой, вторичная обмотка зашунтирована третьим резистором, второй вывод управляющей цепи соединен с третьим диодом, коллектором и базой токоограничивающего транзистора, эмиттер которого через второй диод соединен с вторым выводом нагрузки и первым диодом, а второй вывод первого резистора соединен с первой шиной источника питания, причем все диоды включены в прямом направлении относительно источника питания, Между шинами 1 и 2 питания включена последовательно выходная цепь силового транзистора 3 (его эмиттер соединен с первой шиной 1 источника питания), первичная обмотка 4 трансформатора 5, четвертый резистор 6, вторичная обмотка 7 трансформатора 5, первый диод 8, нагрузка 9. База силового транзистора 3 соединена через третий диод 10 с вторым выводом управляющей цепи 11, коллектором и базой токоог5 1755369.- Ф раничивающего транзистора 12 и через вто-. рой резистор 13 с шиной 2 источника питания, Эмиттер токоограничивающеГо. транзистора 12 включен через второй диод

14 в цепь нагрузка 9 — первый диод 8; Пер- 5 вый резистор 15 включен между базой сило- вого транзистора 3 и шиной 1 источника 7 питания. Третий резистор 16 шунтирует вторичную обмотку 7 трансформатора 5.

При этом, если напряжение на нагрузке

9 оказывается больше, чем на резисторе 13, ток будет течь по цепи; шина 2 источника питания, резистор 13, токоограничивающий транзистор 12, диод 14, диод 8, вторичная обмотка 7 трансформатора 5, с ответвлением на резистор 16, переход коллектор -эмиттер силового транзистора 3, шина 1 источника питания, Устройство работает следующим обрэ- 1.0

Это приводит к увеличению падения назом.: .. пряжения на резисторе 13 и уменьшению

В исходном состоянии на входе управ- падения нэпряжеййя-на диоде 10, переходе ляющей цепи 11 действует сигйал, разреша- база-эмиттер силового транзистора 3, а слеющий свободное прохождение тока через довательно, к уменьшению тока базы силоуправляющуюцепь11, поэтомупадение на- 15 вого транзистора 3, уменьшению тока нагрузке 9, что обеспечивает компенсацию падения напряжения на силовом транзисторе 3 и диоде 8, а следовательно, соответствие напряжения источника питания напряжению на нагрузке.

55 чить быстродействие системы, т.е, уменьшить минимальную длительность им- пульса на нагрузке, за счет сокращения времени задержки между йояалением сигнала нэ входе управляющей цепи 11 и появлением напряжения питания на нагрузке 9, что пряжения нэ управляющий цепи 11 недо- коллектора, уменьшению напряжения на статочно для отпйрания силового нагрузке 9, т,е. к стабилизации напряжения транзистора 3. Силовой транзистор 3 за- на нагрузке 9. При этом обратной связью крыт,что гарантируется наличием вбазовой обеспечивается ненасыщенный режим рацепи диода 10 и резистора 15, шунтирующе- 20 боты силового транзистора 3. Падение наго базовую цепь, Ток в коллекторной цейи пряжения на токоограничйваюЩем силового транзистора 3 отсутствует, а сле- транзисторе 12 компенсирует падение надовательно, отсутствует на обмотках 4 и 7 пряжения на переходе база-эмиттер силотрансформэтора 5 и в нагрузке 9,, аого транзистора 3. Падение напряжения нэ

Отсутствие сигналэ на входе управляю- 25 диоде 10 компенсируется падением напрящей цепи 11 приводит к увеличению паде- жения на диоде 14. ния напряжения на управляющей цепи 11, Если напряжение на нагрузке 9 оказычто разрешает прохождение тока по цепи: вается меньше, чем на резисторе 13, то тошина.2 источника питания, резистор 13, ди- коограничивающий транзистор cg 2 од 10, переход база-эмиттерсиловоготран- 30 подзапирается, увеличивается ток в цепи зистора 3, шина 1 источника питания; диод 10 — база силового транзистора 3, а

Соответственно в коллекторной цепи сило- следовательно, и ток в коллекторной цепи вого транзистора 3 появляется ток, который силового транзистора 3. При этом уаеличипротекает по следующим цепям; шина 2 ис- вается ЭДС самоиндукции на вторичной обточника питания, резистор 6, первичная об- 35 мотке 7, а следовательно, и напряжение на мотка 4 трансформатора 5, переход нагрузке 9. коллектор-эмиттер силового транзистора 3, При появлении сигнала на входе управшина1 источника питания; шина 2 источни- ляющей цепи 11, последняя шунтирует пека питания; нагрузка 9, диод 8, с ответвле- реход база-эмиттер силового транзистора 3, нием на резистор 16 и вторичную обмотку 7 40 Ток коллектора уменьшается и на силовом трансформатора 5, переход коллектор-- транзисторе 3 появляется ЭДС самоиндукэмиттер силового транзистора 3, шина 1 ис- ции трансформатора 5„величина которой точника питания, определяется резисторбм 16. Диод 8 предРезистор 6 выбран так, что ток, проте- отвращает прохождение ЭДС самоиндуккающий по цепи: резистор 6, первичная об- 45 ции на нагрузку 9. мотка 4 трансформатора 5, всегда больше, Управляющая цепь 11 может быть вычем максимальный ток, протекающий в це- полнена, например, в виде ИМС с открытым. пи; нагрузка 9, диод 8, разветвление рези- коллектором или переходом эмиттер-кол- стор 16, вторичная обмотка 7 лектор транзистора. трансформатора 5, Поэтому на вторичной 50 Таким образом, предлагаемое устройстобмотке 7 трансформатора 5 наводится до- во позволяет получить на нагрузке 9 стаполнительная ЭДС, приложенная одной па- бильное напряжение, равное напряжению лярностью к коллектору силового источника питания без использования дотрансформатора 3, а другой полярностью к полнительного источника питания, "увели8

1755369

Составитель Л. Багян

Техред М,Моргентал Корректор М. Шароши

Редактор Ю. Середа

Заказ 2898 Тираж 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 обеспечивается минимальным количеством активных элементов в этой цепи, Технико-экономическйе преимущества

:предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в повышении надежности работы устройства за счет увеличения стабильности напряжения питания .нагрузки, увеличении быстродействия, получении на нагрузке найряжения, равного напряжению источника питания, без дойолнйтельного источника, что сокращает энергопотребление устройства и упрощает его конструкцию, Формула изобретения

Магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, эмиттер которого подключен к первой шине источника питания; коллектор - к конечному выводу первичной обмотки трансформатора тока и начальному выводу вторичной обмотки, конечный вывод которой соединен с первым выводом прямовключенного первого диода, база силового транзистора подключена к первым выводам первого резистора и прямовключенного второго диода, токоограничивающий транзистор, эмиттер которого соединен с первым выводом прямовключенного третьего диода, нагрузку, первый вывод которой подключен к второй шине

5 источника питания и первому выводу второго резистора, второй вывод которого через управляющий ключ соединен с первой шиной источника питания, и третий резистор, отличающийся тем, что, с целью

10 увеличения быстродействия и надежности при изменении нагрузки, введен дополнительный резистор, причем второй вывод нагрузки подключен к вторым выводам прямовключенных первого и третьего дио15 дов, второй вывод прямовключенного диода соединен с вторым выводом второго резистора, коллектором и базой токоограничивающего транзистора, второй вывод первого резистора соединен с эмиттером силового

20 транзистора, третий резистор подключен параллельно выводам вторичной обмотки трансформатора тока, начальный вывод первичной обмотки которого соединен через дополнительный резистор с второй ши25 ной источника питания.