Транзисторный ключ

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскнх

Социалистических

Республик щ978348 (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 26. 06. 81 (21) 3307363/18-21 с присоединением заявки J4(23)Прнорнтет

Опубликовано 30. 11 ° 82 ° Бюллетень Рет 44

Дата опубликования описания 30. 1 1. 82 (5 l ) M. Кд.

Н Оз К 17/60

3Ьеударсиаиай комитет

СССР ао делам изебретеиий и отирытий (53) УДК 621,316.

° 93 088. 8) 1

А. Б. Ландышев, Ю. А. Медведев и В. В„".. Сергеев (72) Авторы изобретения

Владимирский политехнический институт -"----(71) Заявитель (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях и ключевых усилите- лях мощности для управления силовыми транзисторами, работающими в режиме переключения.

Известен транзисторный ключ, содержащий входной и выходной транзисторы и нелинейную обратную связи в виде диода, включенного между коллектором выходного транзистора и базой входного транзистора, при этом шина управления соединена с коллектором и базой входного транзистора через соответствующие резисторы Pl).

Недостатком транзисторного ключа является низкая надежность, вызванная возможными перегрузками по току в цепи нагрузки и повышенным потреблением мощности в цепи управле:ния.

Наиболее близким к предлагаемому является транзисторный ключ, содержащий входной транзистор р-и-р про2 водимости и выходной транзистор и-р-и проводимости, цепь обратной связи, I образованную последовательно соеди ненными диодом и резистором, и вклю-. ченную между базой входного транзис5 тора и коллектором выходного транзистора, при этом анод диода соединен с базой входного транзистора, два источника питания, у которых шины "минус" объединены в общую шину питания и управления (2).

Недостатком известного транзисторного ключа является также низкая надежность, вызванная возможным выходом из строя выходного транзистора при перегрузках по току в цепи коллектора.

Цель изобретения - повышение на20. дежности транзисторного ключа за счет снижения мощности рассеяния в цепи коллектора при перегрузках по току и уменьшения мощности управления в установившемся режиме.

978348

Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный ключ, содержащий входной транзистор р-и"р проводимости и выходной транзистор и-р-и проводимости, цепь обратной связи, образованную последовательно соединенными первым диодом и первым резистором и включенную между базой входного транзистора и коллектором выходного о транзистора, при этом анод первого 10 диода соединен с базой входного транзистора, два источника питания, у которых шины "минус" объединены в общую шину питания и управления, введены датчик тока, дополнительный тран- 13 зистор и-р-и проводимости и стабилитрбн, при этом датчик тока включен входными выводами между общей шиной питания и эмиттером выходного транзистора, эмиттер дополнительного транзистора соединен через второй резистор с первым выходным выводом датчика тока, второй выходной выводс анодом стабилитрона, катод которого соединен с базой дополнительного

25 транзистора и выводом третьего резистора, другой вывод которого соединен с шиной "плюс" дополнительного источника питания, а шина "плюс" соединена через четвертый резистор с эмиттером входного транзистора и через. пятый резистор - с коллектором дополнительного транзистора.

На черч .же представлена электрическая принципиальная схема предлагаемого транзисторного ключа.

Транзисторный ключ содержит входной транзистор 1 и выходной транзис. тор 2 разного типа проводимости, основной 3 и вспомогательный 4 источники питания, источник 5 управляющего сигнала, первый диод 6 и первый резистор 7 цепи обратной связи, нагрузку 8, дополнительный транзистор

9, стабилитрон 10, второй диод 11, датчик 12 тока, второй 13, третий

14, четвертый 15 и пятый 16 резисторы.

Транзисторный ключ работает следующим образом.

При подаче короткого импульса отрицательной полярности от источника

5 управляющего сигнала на базу входного транзистора 1 он открывается, и напряжение вспомогательного источника 4 прикладывается к базе выход55 ного транзистора 2 через четвертый резистор 15 и цепь эмиттер-коллектор входного транзистора 1. В результате

4 этого выходной транзистор 2 открывается, и тем самым обеспечивает протекание тока по цепи: "+" вспомогательного источника 4 питания - четвертый резистор 15 — переход эмиттер-база входного транзистора 1 - первый диод

6 - первый резистор 7 - цепь коллектор-эмиттер .выходного транзистора 2датчик 12 тока - вспомогательного источника 4 питания. Входной и выходной транзисторы 1 и 2 переходят в открытое состояние и остаются включенными независимо от того, присутствует отпирающий импульс отрицательной полярности от источника 5 управляющего сигнала на базе входного транзистора 1, или нет. Ток нагрузки при этом протекает по цепи: "+" основного источника 3 питания - нагрузка 8 - цепь коллектор - эмиттер выходного транзистора 2 - датчик 12 тока - "-" основного источника 3 питания. Изменение тока нагрузки, протекающего по указанной цепи, вызывает соответствующее изменение падения напряжения на датчике 12 тока, что приводит к. изменению выходного тока дополнительного транзистора 9 и,,как следствие, управляющего тока входного транзистора 1. При- этом ток базы выходного транзистора. 2 поддерживается пропорциональным току нагрузки, что обеспечивает высокое быстродействие и экономичность транзисторного ключа.

В момент поступления короткого импульса положительной полярности от источника 5 управляющего сигнала на базу входного транзистора 1 он зак- . рываетоя, перерывая ток базы выходного транзистора 2, в результате чего выходной транзистор 2 закрывается и разрывает цепь тока базы входного транзистора 1,. входной и выходной транзисторы 1 и 2 переходят в состояние отсечки, а нагрузка 8 обесточивается.

Наряду с повышением быстродействия и экономичности в предлагаемой схеме транзисторного ключа осуществляется защита от токов перегрузки и короткого замыкания, причем обеспечивается высокая разрешающая способность защиты и стабильность порога срабатывания.

При возникновении токовых перегрузок и коротких замыканий в цепи нагрузки 8 увеличивается падение напряжения на включенном выходном тран зисторе 2. В момент, когда это па978348 дение напряжения в сумме с падением напряжения на первом резисторе 7 от протекания тока в цепи обратной связи превысит величину напряжения, приложенного к аноду первого диода 6 от вспомогательного источника 4 питания с учетом падения напряжения на пятом резисторе 16 от протекания выходного тока дополнительного транзистора 9, первый диод 6 запирается и разрывает в цепь тока базы входного транзистора 1. В результате входной и выходной транзисторы 1 и 2 переходят в состояние отсечки.

Настройка порога срабатывания за- 15 щиты обеспечивается выбором номиналов сопротивления первого резистора

7, четвертого и пятого резисторов

15 и 16.

Стабилитрон 1О задает опорное íà- 20 пряжение на входе дополнительного транзистора 9, необходимое для поддержангн заданного тока базы выходного транзистора 2 в рабочем диапазоне изменения тока нагрузки 8.Для этой 2$ ,же цели служит второй диод 11, кото-, -с рый предотвращает протекание тока по цепи: "+" вспомогательного источника

4 питания - четвертый резистор 15переход эмиттер-база входного тран- 30 зистора 1 - цепь коллектор-эмиттер дополнительного транзистора 9 - второй резистор 13 - "-" вспомогательного источника 4 питания. Тем самым в рабочем диапазоне изменения тока у нагрузки обеспечивается высокая разрешающая способность защиты и стабильность порога срабатывания, т.е. повышается надежность транзисторного ключа. 4Ф

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий . входной транзистор, р-и-р проводимости и выходной транзистор и-р-ипроводимости, цепь обратной связи, образованную последовательно соединенными первым диодом и первым резистором.и включенную между базой входного транзистора и коллектором. выходного транзистора, при этом анод первого диода соединен с базой входного транзистора, два источника питания, у которых шины "минус" объединены в общую шину питания и управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, введены датчик тока, дополнительный транзистор и-р-и-проводимости и стабилитрон, при этом датчик тока включен входными выводами между общей шиной питания и эмиттером выходного транзистора, коллектор дополнительного транзистора через второй диод соединен катодом с базой входного транзистора, эмиттер дополнительного транзистора соединен через второй резистор с первым выходным выводом датчика тока, второй выходной вывод - с анодом стабилитрона, катод которого соединен с базой дополнительного транзистора и выводом третьего резистора, другой вывод которого соединен с шиной "Плюс" дополнительного источника питания,а шина "Плюс" соединена через четвертый резистор с эмиттером входного транзистора и через пятый резисторс коллектором дополнительного транзистора. Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Японии Р 53-30892, кл 56 С 61, 1978.

2. Авторское. свидетельство СССР

И 221044, кл. Н 03 К 17/60, 1968 (прототип).

978348

Составитель А. Бомко

Редактор А. Власенко Техред Т.фанта Корректор О.Билак

В

Заказ 9241/75 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, П-35, Раушская наб., д. 4/5 В филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4