Транзисторный ключ

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах коммутации электрической мощности. Цель - упрощение транзисторного ключа (ТК) и повышение его быстродействия-достигается путем использования полевого транзистора 2, включенного параллельно силовому биполярному транзистору 1 и введения двухполюсника 4, включенного параллельно база-эмиттерному переходу транзистора 1. За счет малой инерционности полевого транзистора, используемого в качестве включающего элемента на начальном этапе включения, и форсированного накопления заряда в базе силового транзистора за счет большого тока включения через полевой транзистор обеспечивается повышенное быстродействие ТК при его сравнительной простоте. Введенный двухполюсник обеспечивает восстановление исходного выключенного состояния ТК при коротких импульсах управления. ТК содержит также токовый трансформатор 3 с первичной и вторичной обмотками. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!М 011!

511 4 Н 03 К 17/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHAM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2)) 4433351/24-21 (22) 13.04.88 (46) 15.12.89. Бюл. 1! 46 (71) Московский авиационный технологический институт им. К.Э,Циолковского (72) А.Н.Клыков и В.В.Иосин (53) .621.382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1309296, кп. Н 03 К 17/60, 1986.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1330747, кл. Н 03 К 17/60, 1985, (54) ТРАЕ!ЗИСТОРНЫИ КЛОЧ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах коммутации электрической мощности. Цель — упрощение транзисторного ключа (TK) и повышение его быстродействия — достигается путем использования полевого тран2 зистора 2, включенного параллельно силовому биполярному транзистору 1 и введения двухполюсника 4, включенного параллельно баэово-эмиттерному переходу транзистора 1. 3а счет малой инерционности полевого транзистора, исйользуемого в качестве включающего элемента на начальном этапе включения, и форсированного накопления заряда в базе силового траэистора sa счет большого тока включения через полевой транзистор обеспечивается повышенное быстродействие ТК при его сравнительной простоте. Введенный двухполюсник обеспечивает вос— становление исходного выключеннего состояния ТК при коротких импульсах управления. 1К содержит также токовый трансформатор 3 с первичной и вторичной обмотками. 1 ил.

1529438

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ус тройс твах коммутации элек трической мощности.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его быстро,действия, Цель достигается путем использования полевого управляющего транзистора, включенного параллельно силовому транзистору, и введения двухполюсника параллельно переходу эмиттербаза.

Использование безынерционного 15 полевого транзистора в качестве включающего элемента и форсированное накопление заряда в базе силового транзистора за счет большого тока включения через полевой транзистор обеспечивает повышенное быстродействие устройства при его сравнительной простоте и низкой потребляемой мощности. Включенный таким образом двухполюсник обеспечивает восстановление 25 исходного включенного состояния устройства.

На чертеже приведена принципиальная схема транзисторного ключа.

Устройство содержит первый тран- 3р эистор 1, второй транзистор 2, выполненный в виде полевого, например, ИЛП-прибора, токовый трансформатор 3 и двухполюсник 4. Коллектор первого транзистора 1 через первичную обмотку 35 токового трансформатора соединен с первым силовым выводом 5, а эмиттер с вторым силовым выводом 6. Параллельно первому транзистору 1 включен полевой транзистор 2, управляющий 40 электрод которого затвор подключен к шине 7 управления, на которую подается управляющий сигнал, например, от блока 8 управления.

Вторичная обмотка токового транс- 45 форматора 3 и двухполюсника 4 включены параллельно переходу эмиттер база первого транзистора 1, Двухполюсник 4 может быть выполнен на резисторе или последовательно соединенных резисторе и диоде, или на двуханодном стабилитроне °

Транзисторный ключ работает следующим образом.

С приходом импульса управления с блока 8 управления открывается полевой транзистор 2. Характер нагрузки определяет форму тока, близкую к синусоидальной. В начальный момент включения ток нагрузки равен нулю и полевой транзистор включается практически мгновенно. Через первичную обмотку токового трансформатора

3 и полевой транзистор ?начинает протекать нарастающий ток нагрузки.

Во вторичную обмотку трансформатора

3 и базу биполярного транзистора 1 начинает рересчитываться ток нагрузки, который в первый момент обеспечивает нарастание граничного заряда в эмиттерном и коллекторном переходах транзистора 1. Конечная скорость нарастания граничного заряда ведет к задержке уменьшения сопротивления коллектора транзистора 1. Однако в этот момент через биполярный транзистор 1 протекает не весь ток нагрузки, а только его часть, Основная часть нарастающего тока нагрузки на начальном этапе протекает через полевой транзистор 2, проходное сопротивление которого на этом этапе значительно меньше, чем сопротивление биполярного транзистора 1. Так как базовый ток биполярного транзистора 1 пропорционален току нагрузки, а коллекторный ток на этапе включения значительно меньше, происходит форсирование накопления граничного заряда и более быстрое уменьшение коллекторного сопротивления, В дальнейшем почти весь ток нагрузки протекает через биполряный транзистор 1. Меньшая часть тока нагрузки в процессе его нарастания, обусловленная инерционностью биполярного транзистора 1 протекает через полевой транзистор 2. По мере замедления скорости нарастания тока нагрузки ток через полевой транзистор уменьшается до значений, близких к нулю, и весь ток нагрузки в дальнейшем протекает через биполярный транзистор 1. Минимальная длительность управляющего импульса должна быть достаточной для накопления граничного заряда и гарантированного входа биполярного транзистора в режим насыщения. При уменьшении тока нагрузки до нуля биполярный транзистор 1 автоматически выключается, так как полевой транзистор 2 уже выключен командой с блока управления. При выключении транзистора 1 начинается процесс размагничивания сердечника токового трансформатора. Ток намагничивания замыкается через двухполюсник.4, на

152

Составитель В,Лементев

Техред Л.Сердюкова Корректор О.Ципле

Редактор Л,Пчолинская

Тираж 884

Заказ 7759/55

Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 котором выделяется напряжение, определяемое током размагничивания ° Параметры двухполюсника выбираются из условия допустимого напряжения на эмиттерном переходе биполярного транзистора, Транзисторный ключ эффективно может быть использован в высокочастотных регуляторах электрической мощности с квазисинусоидальной Аормой коммутируемого тока, При этом ключ обладает значительной аппаратной простотой> чем также обеспечивается повышенная надежность устройства коммутации, Использование малоинерционного полевого транзистора на начальном этапе включения обеспечивает повышенное быстродействие и дает возможность испольэовать малые длиЪ тельности импульсов на высоких частотах, либо позволяет снизить потери в устройстве при тех же частотах переключения, 9438 6

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий два транзистора и токовый трансфор5 матор, коллектор первого транзистора через первичную обмотку токового трансформатора соединен с первым силовым выводом, а база через вторичную обмотку — с вторым силовым выводом и эмиттером этого транзистора, к которому подключен также первый токовый электрод второготранзистора, управляющий электрод которого подклю чен к шине управления, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия, в него введен двухполюсник, включенный параллельно переходу эмиттер — база

20 первого транзистора, а второй транзистор выполнен в виде полевого транзистора, токовый электрод которого подключен к коллектору первого транзистора.