Транзисторный ключ

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения. Цель изобретения - повышение быстродействия транзисторного ключа путем уменьшения времени его выключения. В процессе отпирания транзисторов 1 и 2 напряжение на коллекторе транзистора 1 уменьшается. Когда оно становится меньше, чем напряжение , до которого заряжен конденсатор 6, отпирается диод 12. Образуется цепь для протекания дополнительного тока разряда конденсатора 6: верхняя обкладка конденсатора 6, диод 12, резистор 13, открытые транзисторы 1 и 2, резистор 14. Б-Э переход транзистора 2, диод 11, нижняя обкладка конденсатора 6. Разряд конденсатора 6 создает эффект нелинейной отрицательной обратной связи по току базы, охватывающий оба транзистора 1 и 2 ключа. 2 ил. 12 73 -Ј{--CZ) ё 41 о о о со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Н 03 К 17/CO

ГОСУДАРСТВЕН-Ы1й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3

О (с

С

Од (21) 4766198/21 (22) 06.12.89 (46) 15.01.92. Бюл. в 2 (71) Центральное научно-производственное объединение "Ленинец" (72) В.С.Уманский (53) 621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hl 1320890, кл. Н 03 К 17/60, 1987.

Бузыкин С.Г. Пути повышения надежности силовых транзисторных ключей ИВЭП. — Высокоэффективные источники питания и системы вторичного электропитания РЭА.

M.: МДНТП, 1986, с. 50, рис.5. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в пре„„.Я „„1706033 A l образователях постоянного напряжения.

Цель изобретения — повышение быстродействия транзисторного ключа путем уменьшения времени его выключения. В процессе отпирания транзисторов 1 и 2 напряжение на коллекторе транзистора 1 уменьшается, Когда оно становится меньше, чем напряжение, до которого заряжен конденсатор 6, отпирается диод 12 ° Образуется цепь для протекания дополнительного тока разряда конденсатора 6: верхняя обкладка конденсатора 6, диод 12, резистор 13, открытые транзисторы 1 и 2, резистор 14, Б-Э переход транзистора 2, диод 11, нижняя обкладка конденсатора 6. Разряд конденсатора C соэдает эффект нелинейной отрицательной обратной связи по току базы, охватывающий оба транзистора 1 и 2 ключа. 2 ил.

1 а

1 06033

lap = l15 Ic

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение преимущественно в преобразователях постоянного напряжения в постоянное и в импульсных модуляторах, а также в устройствах реверсивного электропривода постоянного тОка.

Цель изобретсния — увеличение быстродействия.

На фиг.1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого транзисторного ключа, на фиг.2 — временные р 1аграммы, поясняющие его работу.

Транзисторный ключ (фиг,1) содержит первый 1 и второй 2 силовые транзисторы, вспомогательный источник 3 питания, ограничитель 4 тока (например, в виде резистора), первый диод 5, первый резистор 6 и конденсатор 7, Имеются первая 8 и вторая 9 выходные шины, второй 10, третий

11 и четвертый 12 диоды, а также второй

13 и третий 14 резисторы и управляющая шина 15.

При этом первый вывод конденсатора 7 соединен непосредственно с катодом диода

5, с первым выводом резистора 6 и через ограничитель 4 тока с анодом диода 5 и базой транзистора 1. Его эмиттер подключен к коллектору транзистора 2, эмиттер которого соединен с отрицательным выводом источника 3 и шиной 8. Коллектор транзистора 1 подключен к шине 9. Второй вывод конденсатора 7 соединен с анодом диода 10 и катодом диода 11. Коллектор транзистора 1 подкл1очен через резистор 13

< катоду диода 12, анод которого соединен с первым выводом резистора 6, второй вывод которого подключен к положительному выводу источника 3. Его отрицательный вывод соединен с ка одом диода 10 и чере резистор 14 — с базой транзистора 2, анодом диода 11 и с управляющей шиной 15, Транзистор 1 выбирается высоковольтным с "толстой" базой и поэтому он имеет большое время включения и увеличенное время BblKfllo÷åíèÿ Коэффициент передачи

hz1g по току в схеме с ОЭ у него мал, Транзистор 2 выбирается низковольтным и поэтому имеет большую величину

1121э, а также меньшие времена включения и выключения. чем у транзистора 1.

Транзисторный ключ работает следующим образом, В исходном состоянии в интервалах между импульсами управляющего тока 115 транзисторы 1 и 2 заперты, диоды 5.11 и 12 также заперты. Конденсатор 7 дозаряжается током 11о по цепи: положительный полюс источника 3 — резиг.тар 6 — конденсатор 7— диод 10 отр пагельный полюс источника

3 (фиг,2, а, в), Напряжение Е! на коллекторе запертого транзистора 1 имеет максимальную величину (фиг,2б), В момент Т1 поступления положительного импульса 115 управляющего тока от шины 15 на базу транзистора 2 он отпирается, При этом начинается протекание тока 11 от источника 3 через резистор 4. база-эмиттерный переход транзистора 1 и открытый транзистор 2 (фиг.2г). При этом диод 5 заперт, а емкость его р-и перехода выполняет функцию элемента, форсирующего отпирание транзистора 1.

Одновременна начинается разряд конденсатора 7 током!с по цепи: верхний вывод конденсатора 7 — резистор 4 — база-эмиттерный переход транзистора 1 -и- открытый транзистор 2-резистор 14 — диод 11 — нижняя обкладка конденсатора 7. Диод 10 при этом заперт, Токи 115 и Iс протекают через база-эмиттерный переход транзистора 1 в одном и том же направлении. Токи 115 и l через база-эмиттерный переход транзистора 2 протекают в противоположных направлениях. В результате во время формирования фронта выходного напряжения через база-эмиттерный переход транзистора 1 протекает результирующий суммарный ток!>p = 11+ lp, а через база-эмиттерный переход транзистора 2 протекает результирующий ток

В этих условиях обеспечивается ускорение процесса включения высоковольтного транзистора 1, обладающего меньшей величиной Ь 1э, что дает некоторое уменьшение времени включения и сокращение длительности фронта.

В процессе отпирания транзисторов 1 и

2 (формирование фронта выходного напряжения) напряжение Е! на коллекторе транзистора 1 уменьшается. В момент, когда это напряжение становится меньшим, ем напряжение Е7, да которого заряжен конденсатор 7, происходи1 отпирание диода 12 (фиг.2б), При этом образуется дополнительная цепь для протекания дополнительного така !7 разряда конденсагора 7: верхняя обкладка конденсатора 7 — диод 12 — резистор

13 — открытые транзисторы 1 и 2 — резистор

14, зашунтированный база-эмиттерным переходом транзистора 2 — диод 11 — нижняя обкладка конденсатора 7, Диод 10 при этом по-прежнему заперт. Протекание тока 17 приводит к уменьшению тока базы транзистора 1 до значения Бт = 11 + 1с - 17 (фиг.2а), а ток базы транэистоар 2 уменьшается до величины!ы =-11+ 1с - I7, У обоих транзисто1706033 ров в результате протекания тока 1т уменьшается степень насыщения (при одном и том же значении тока нагрузки), что способствует уменьшению времени рассасывания в момент окончания импульса 1 . Разряд конденсатора 7 создает, таким образом, эффект нелинейной отрицательной обратной связи по току базы, охватывающий оба транзистора ключа. Если возникает тенденция увеличения степени насыщения транзисторов 1 и/или 2 (например, вследствие повышения температуры окружающей среды), то остаточное напряжение на ключе

E1ocr (фиг,26) стремится к уменьшению, а это приводит к увеличению составляющей тока 17 разряда конденсатора 7. Соответственно, токи беэ 1ы и 1ьг уменьшаются; уменьшается как степень насыщения обоих транзисторов ключа, так и время выключения. Глубина создающейся таким образом отрицательной обратной связи может устанавливаться выбором сопротивления резистора 13.

В момент Тр, когда импульс 1 тока управления заканчивается (фиг.2а), низковольтный транзистор 2 быстро переходит в запертое состояние и путь для протекания тока эмиттера у высоковольтного транзистора 1 разрывается. При этом аналогично прототипу ток рассасывания, обеспечивающий ускоренное выключение транзистора 1, протекает через диод 5, конденсатор

7 и диод 10.

Положительный технический эффект от использования предлагаемого транзисторного ключа состоит в уменьшении времени его выключения, что позволяет повысить быстродействие (в частности, возможно повышение рабочей частоты). При использова10

35 ао нии ключа в составе, например, преобразователя постоянного напряжения в постоянное, путем повышения частоты может быть уменьшен уровень пульсаций выходного напряжения; могут быть также уменьшены габариты и масса устройства, Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий первый и второй силовые транзисторы, вспомогательный источник питания, ограничитель тока, первый диод, первый резистор и конденсатор, первый вывод которого соединен непосредственно с катодом первого диода, с первым выводом первого резистора и через ограничитель тока с анодом первого диода и базой первого транзистора, змиттер которого подключен к коллектору второго транзистора, эмиттер которого соединен с отрицательным выводом вспомогательного источника питания и первой выходной шиной, коллектор первого транзистора подключен к второй выходной шине, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, введены второй, третий и четвертый диоды, второй и третий резисторы, причем второй вывод конденсатора соединен с анодом второго диода и катодом третьего диода, коллектор первого транзистора подключен через второй резистор к катоду четвертого диода, анод которого соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод которого подключен к положительному выводу вспомога ельного источника питания, отрицательный вывод которого соединен с катодом второго диода и через третий резистор — c базой второго транзистора, анодом третьего диода и управляющей шиной.

1706033 +У 16

Редактор М.Келемеш

Заказ 204 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Igэ Ify

Составитель В.Уманский

Тех ред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Пожо