Магнитно-транзисторный ключ

 

Использование: контрольно-измерительная техника. Сущность изобретения: наличие токоограничивающего транзисторе и второго диода, включенных параллельно с базой силового транзистора, позволяет поддерживать на нагрузке напряжение, равное напряжению источника питания, без использования дополнительного источника питания. Магнитно-транзисторный ключ 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 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s Н 03 К 17/60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4810909/21 . (22) 04.04.90 (46) 23;08.92, Бюл. ¹ 31 (71) Конструкторское бюро "Электроавтоматика" (72) В,Н.Босомыкин, А.М,Вишнякова и

Г. И, Шахов (56) Авторское свидетельство СССР.

¹ 1444934, кл. Н 03 К 17/60, 1988, Авторское свидетельство СССР

¹ 766014, кл, Н 03 К 17/60, 198О.(54) . МАГНИТНО-ТРА Н 3 И СТОР Н ЫЙ

КЛЮЧ.

„„ Ы,, 1757096 А1 (57) Использование: контрольно-измерительная техника. Сущность изобретения; наличие токоограничивающего транзистора и второго диода. включенных параллельно с базой силового транзистора, позволяет поддерживать на нагрузке напряжение, равное напряжению источника питания, без использования дополнительного источника питания; Магнитно-транзисторный ключ 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 ил, Изобретение относится к импульсной технике и автоматике и может быть использовано в системах регулирогания 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 минимизировать потери мощности при открывании силового транзистора.

Однако этот ключ при изменении нагрузки не может обеспечить стабильность напря>кения на последней, а для обеспечения на нагрузке номинального напря>кения необходимой величины требует дополнительного источника 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 заявляемому является магнитно-транзисторный ключ; содержащий силовой транзистор, трансформатор, первичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой и выходной цепью силового транзистора, а вторичная подключена первым выводом к первому выводу диода, а вторым — к базе силового транзистора, управляющий транзистор, дополнительный транзистор и резистор, который включен параллельно базоэмиттерному переходу дополнительного транзистора, одним выводом подключен 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, Известный ключ имеет невысокое быстродействие из-за задержек на большом количестве элементов в цепи обратной связи, невысокую стабильность напряжения на нагрузке из-за падения наи ряжения на переходе эмиттер-коллектор 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 транэистора и вторичной обмотке трансформатора.. Использование ключа в режиме усиления (без глубокого насыщения) позволяет

5 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 коллектор-эмиттер силового транзистора улучшает его выходные характеристики, а l0 следовательно, увеличивает надежность работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в 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 прямовключенисточника питания и первому выводу второго резистора, второй вывод которого через управляющий ключ соединен с первой шиной источника питания, и третий резистор, введены дополнительный резистор, причем второй вывод нагрузки подключен к вторым выводам прямовключенных первого и третьего диодов, второй вывод прямовключенного второго диода соединен с вторым выводом второго резистора, коллектором и базой токоограничивающего транзистора, второй вывод первого резистора соединен с эмиттером силового транзистора, третий резистор подключен параллельно выводам вторичной обмотки трансформатора тока, начальный вывод первичной обмотки которого соединен через дополнительный резистор с второй шиной источника питания, Введение дополнительных элементов позволяет увеличить быстродействие рабо-. ты устройства за счет сокращения задержек в цепи обратной связй. При этом обратной связью обеспечивается ненасыщенный режим работы силового транзистора, Появляющаяся на силовом транзисторе ЭДС самоиндукции шунтируется третьим резистором, а первый диод предотвращает прохождение ЗДС самоиндукции на нагрузку, что обеспечивает стабильность напря>кения на нагрузке, Это важно при работе прибоного третьего диода, нагрузку, первый вы30 вод которой подключен к второй шине.1757096 например нэ время считывания информации из ПЗУ.

Наличие токоограничивающего транзистора, второго диода, включенных параллельно с базой силового транзистора, позволяет поддерживать на нагрузке на-пряжение, равное напряжение источника

Это приводит к увеличению падения напряжения на резисторе 13 и уменьшению падения напряжения на дйоде 10, переходе база-эмиттер силового транзистора 3, а

50 следовательно, к уменьшению тока базы силового транзистора 3, уменьшению . ока коллектора, уменьшению напряжения на нагрузке 9, т.е, к стабилизации напряжения на нагрузке 9. При этом обратной связью

55 обеспечивается ненасыщенный режим работы силового транзистора 3,-Падение напряжения на токоограничивэющем транзисторе 12 компенсирует падение напряжения на переходе база-эмиттер силового транзистора 3, Падение напряжения на диров с использованием заявляемого устройства в экономичном режиме, т,е. при включении питания только на время работы, питания без введения дополнительного источника питания, а также меньшим количеством активных элементов в цепи обратной связи, что увеличивает стабильность напряжения на нагрузке, а следовательно, надежность работы устройства, Это повышает быстродействие и надежность при изменении параметров нагрузки за счет малого насыщения ключа и компенсации падения напряжения на переходе К-Э силового транзистора и вторичной обмотке трансформатора, На чертеже приведена принципиальная электрическая схема магнитно-транзисторного ключа, Между шинами 1 и 2 плтания включена последовательно выходная цепь силового транзистора 3 (его эмиттер соединен с первой шиной 1 источника питания}, первичная обмотка 4 трансформатора 5 тока, дополнительный резистор 6, вторичная обмотка 7 трансформатора 5 тока, первый диод S, нагрузка 9. База силового транзистора 3 соединена через второй диод 10 с вторым выводом токоуправляющего ключа 11, коллектором и базой токоограничивающего транзистора 12 и через второй резистор 13 с шиной 2 источника питания, Эмиттер токоограничивающего транзистора 12 вклю-., чен через третий диод 14 в цепь: нагрузка 9 — первый диод 8, Первый резистор 15 включен между базой силового транзистора 3 и шиной 1 источника питания. Третий резистор 16 шунтирует вторичную обмотку 7 трансформатора 5 тока.

Ключ работает следующим образом.

В исходном состоянии нэ входе токоуправляющего ключа 11 действует сигнал, разрешающий свободное прохождение тока через токоуправляющий ключ 11, поэтому падение напряжения на токоуправляющем ключе 11 недостаточно для отпирания силового транзистора 3: Силовой транзистор 3 закрыт, что гарантируется наличием в базовой цепи диода 10 и резистор

15, шунтирующего базовую цепь. Ток в коллекторной цепи силового транзистора 3 отсутствует, а следовательно, отсутствует в обмотках 4, 7 трансформатора 5 тока и s нагрузке 9, Отсутствие сигнала на входе токоуправляющего ключа 11 приводит к увеличению падения напряжения на токоупрэвляющем ключе 11, что разрешает прохождение тока

5 по цепи; шина 2 источника питания, резистор 13, диод 10, переход база-эмиттер силового транзистора 3, шина 1 источника . питания. Соответственно, в коллекторнсй цепи силового транзистора 3 появляется

10 ток, который протекает по следующем цепям: шина 2 источника питания, резистор о, первлчнэя обмотка 4 трансформатора 5 тока, переход коллектор-эмиттер силового транзистора 3, шина 1 источника питания;

15 шина 2 источника питания, нагрузка 9, диод 8 с ответвлением на резистор 16 и вторичную обмотку 7 трансформатора 5 тока, переход коллектор-эмиттер силового тр""íзистора 3, шина 1 источника питания.

20 Резистор 6 выбран так, ятоток; протекающий по цепи; резистор 6, первичная обмотка 4 трансформатора 5 тока — всегда больше, чем максимальный ток, протекающий в цепи: нагрузка 9, диод 8, развст25 вление — резистор 16, вторичная обмотка 7 трансформатора 5 тока, Поэтому на вторичной обмотке 7 трансформатора 5 тока наводится дополнительная ЭДС„прило>кенная одной полярностью к коллектору силового

30 транзистора 3, а другой полярностью — к нагрузке 9, что обеспечивает компенсацию падения напряжения на силовом транзисторе 3 и диоде 8, а следовательно, соответствие напряжения истОчника питания

35 напряжения на нагрузке.

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

40 транзистор 12,диод 14, диод 8, вторичная обмотка 7 трансформатора 5 с ответвлением, на резистор 16, переход коллектор-эмиттер силового транзистора З,.шина 1 источника питания.

1757096 на нагрузке напря>кения, равного If3пря>кению источника питания, без дополнительного источника, что сокращает энергопотребление устройства и упрощает его конструкцию.

Формула изобретения

Магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, эмиттер кото10 рого 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 прямавключенного 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

20 источника питания и.первому выводу второго резистора, второй вывод которого через управляю ций ключ соединен с первой шиной источника питания, и третий резистор, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и надежности при изменении нагрузки, введен дополни30

Составитель Л, Багян

Техред M.Moðãåíòàë Корректор Т, Вашкович

Редактор B. Данко

Заказ 3099 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 оде 10 компенсируется падением напряжения на диоде 14.

Если напряжение на нагрузке 9 оказывается меньше, чем на резисто 13, то токоограничивающий транзистор 12 подэапирается, увеличивается ток в цепи: диод 10 — база силового транзистора 3, а следовательно, и ток в коллекторной цепи силового транзистора 3. При этом увеличивается ЗДС самоиндукции на вторичной обмотке 7, а следовательно, и напряжение на нагрузке 9.

При появлении сигнала на входетокоуправляющего ключа 1 I последний шунтирует переход база-эмиттер силового транзистора 3. Ток коллектора уменьшается, и на силовом транзисторе 3 появляется ЗДС самоиндукции трансформатора 5 тока, величина которой определяется резистором

16; Диод 8 предотвращает прохождение

ЭДС самоиндукции на нагрузке 9.

Токоуправляющий ключ 11 может быть выполнен, например, в виде ИМС с открытым коллектором или переходом эмиттерколлектор транзистора, Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить на нагрузке

9 стабильное напряжение, равное напряжению источника питания без использования дополнительного источника питания, увеличить быстродействие системы, т,е, уменьшить минимальную длительность импульса на нагрузке, за счет сокращения времени задержки между появлением сигнала на входе токоуправляющего ключа 11 и появлением напряжения питания на нагрузке

9, что обеспечивается минимальным количеством активных элементов в этой цепи, Технико-экономические преимущества заявляемого устройства по сравнению с известным заключаются в повышении надежности работы устройства за счет увеличения стабильности напряжения питания .àãðóçки, увеличении быстродействия, получении тельный резистор, причем второй вывод нагрузки подключен к вторым выводам прямовключенных первого и третьего диодов, второй вывод прямовключенного диода соединен с вторым выводом второго резистора, коллектором и базой токоограничивающего транзистора, второй вывод первого резистора соединен с эмиттером силового транзистора, третйй резистор подключен параллельно выводам вторичной обмотки. трансформатора тока, начальный вывод первичной обмотки которого соединен через дополнительный резистор с второй шиной источника питания,