Транзисторный ключ

 

ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ, содержащий первый транзистор, коллектор которого соединен через последовательно включенные первый диод в обратном направлении и первичную обмотку первого трансформатора с эмиттером , а база - через первый резисfyi тор с входной шиной, второй резистор и конденсатор, отличающийс я тем, что, с целью снижения рассеиваемой мощности и повышения экономичности , в него введены второй трансформатор, второй транзистор противоположного типа проводимости и второй диод, причем первая вторичная обмотка первого трансформатора включена между эмиттером первого транзистора и первой шиной питания, . а вторая вторичная - между первой шиной пита1шя и катодом второго диода, анод которого соединен с первыми выводами конденсатора и второго резистора , вторые выводы которых соединены с первой шиной питания и входной (Л шиной соответственно, второй транзистор противоположного типа провос димости соединен коллектором с первой шиной питания, эмиттером с базой первого транзистора, а базой с входной шиной, первичная обмотка второго трансформатора включена между коллектором первого транзистора и второй шиной питания, а вторичная подключена со к нагрузке. с 4 О оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (19 1 ц Н 03 К 17/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ,и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

I1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3541510/18-21 (22) 11.01.83 (46) 07.05.84. Бюл, 117 (72) Н.Д.Терещенко, A.З,Венгер, С.Н.31обойко и А.Н,Ловбий (71) Харьковский государственный университет им. А,И.Горького (53) 621.382 (088,8) (56) 1. Ромаш Э.H. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. M., Радио и связь

1981, с. 137, 2. Охотников В,А, и др. Методы снижения мощности, рассеиваемой в высоковольтных транзисторах.преобразователей напряжения промышленных целей. " Электронная техника в авто матике", 1980, вып. П, с. 100-105 (прототип). (54) (57) ТРАНЭИСТОР1ЬМ КЛ10Ч, содержащий первый транзистор, коллектор которого соединен через последовательно включенные первый диод в обратном направлении и первичную обмотку первого трансформатора с эмиттером, а база — через первый резистор с входной шиной, второй резистор и конденсатор, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью снижения рассеиваемой мощности и повышения экономичности, в него введены второй трансформатор, второй транзистор противоположного типа проводимости и второй диод, причем первая вторичная обмотка первого трансформатора включена между эмиттером первого транзистора и первой шиной питания, а вторая вторичная — между первой шиной питания и катодом второго диода анод которого соединен с первыми выводами конденсатора и второго резистора, вторые выводы которых соединены с первой шиной питания и входной шиной соответственно, второй транзистор противоположного типа проводимости соединен коллектором с первой шиной питания, эмиттером с базой первого транзистора, а базой с входной шиной, первичная обмотка второго трансформатора включена между коллектором первого транзистора и второй шиной питания, а вторичная подключена к нагрузке.

1091343

Указанная цель достигается тем, что в транзисторный ключ, содержащий первый транзистор, коллектор которого соединен через последовательно включенные первый диод и первичную обмотку первого транзистора с эмиттером, а база — через первый резистор с входной шиной, второй резистор и конденсатор введены второй трансформатор, 1 второй транзистор противоположного тип» проводимости и второй диод, причем первая вторичная обмотка первого трансформатора включена между эмиттеИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в конверторах и инверторах постоянного тока, Известен транзисторный ключ, примененный в импульсном транзисторном стабилизаторе, содержащий силовой транзистор, дроссель, шунтирующий диод, конденсатор. Последовательно

10 с дросселем включена первичная обмотка трансформатора тока, а вторичная обмотка подключена параллельно переходу эмиттер — база силового транзистора (!) .

Недостатком данного ключа являются сравнительно большие времена работы транзистора в активном режиме при выключении, обьясняемые инерционными свойствами транзистора ч, следовательно, большие потери, Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности транзисторный ключ, содержащий первый транзистор, коллектор которого соединен через последовательно включенные первый диод и первичную обмотку первого трансформатора с эмиттером, а база через первый резистор с входной шиной, второй реенстор н конденсатор (2) .

Недостатком укаэанного ключа явля30 ется невозможность обеспечения оптимальных параметров при работе на изменяющуюся нагрузку. Зарядный ток диода с накоплением заряда при любых нагрузках остается постоянным. Базовая З5 цепь рассматриваемого транзисторного ключа обеспечивает оптимальный режим переключения только в узком диапазоне. нагрузок, т,е. недостатком данного ключа является низкая экономич- 40 ность при работе на изменяющуюся на груэку.

Цель изобретения — снижение рассеиваемой мощности, повышение экономичности, $$ ром транзистора и первой шиной питания, а вторая вторичная — между первой шиной питания и катодом второго диода, анод которого соединен с первыми выводами конденсатора и второго резистора, вторые выводы которых соединены с первой шиной питания и входной шиной соответственно, второй транзистор противоположного типа проводимости соединен коллектором с первой шиной питания, эмиттером с базой первого транзистора, а базой с входной шиной, первичная обмотка второго трансформатора включена между коллектором первого транзистора и второй шиной питания, а вторичная подключена к нагрузке.

На чертеже изобрал.ена схема транзисторного ключа °

Транзисторный ключ содержит первый транзистор 1, первый трансформатор 2 и первый диод 3, первый резистор 4, второй резистор 5, конденсатор б, второй трансформатор 7, второй транзистор 8, второй диод 9, При этом транзистор 1 через трансформатор 2 соединен с первым диодом 3 и вторым трансформатором 7, вторичная обмотка которого соединена с нагрузкой 1О, а второй транзистор 8 соединен через резистор 4 с шиной управления.

Устройство работает следующим образом, До подачи управляющего импульса положительной полярности транзистор

8 открыт, транзистор 1 закрыт, При подаче на входную шину положительного импульса транзистор 8 закрывается.

Для ускоренного открывания транзистора 1 применяется форсирующая цепь: резистор 4 и переход эмиттер " база транзистора 8, при этом диффузионная емкость перехода служит ускоряющей для этого звена. Транзистор 1 открывается, через обмотки трансформаторов

2 и 7 начинает протекать ток. Задним фронтом управляющего импульса открывается транзистор 8. Неосновные носители в переходе база — эмиттер транзистора 1 рассасываются по цепи: база транзистора 1, эмиттер — коллектор транзистора 8, вторичная обмотка трансформатора 2, эмиттер транзистора 1, Этап рассасывания характеризуется неизменным током коллектора транзистора 1 и практически постоянным падением напряжения

109 на его переходе коллектор — эмиттер.

Как известно, пассивное рассасывание характеризуется малыми потерями для цепи управления. После рассасывания избыточного заряда начинается этап восстановления обратного сопротивления коллекторного перехода транзистора 1, при этом по цепи диод 3— первая обмотка трансформатора 2 начинает протекать ток, равный току !р коллектора транзистора 1 в открытом состоянии, так как в диоде 3 накоплен заряд неосновных носителей и его эквивалентное сопротивление йамного меньше сопротивления коллектор эмиттер закрывающегося транзистора l.

Благодаря этому закрывание транзистора

1 происходит при низком напряжении, обусловленном, в основном, сопротивлением активных потерь диода 3. На 2б вторичной обмотке трансформатора индуцируется напряжение запирающей по- лярности для перехода эмиттер — база транзистора 1, так как база транзистора соединена с обмоткой трансфор- 2 матора 2 через открытый транзистор

8. Время рассасывания диода 3 и время восстановления обратного сопротивления коллекторного перехода транзистора 1 выбирается таким образом, что ЗО бы восстановление обратного сопротив ления диода 3 происходило при полностью закрытом коллекторном пере!

343

4 ходе 2. Так как время восстановления современных силовых диффузионных диодов меньше времени восстановления транзисторов, то динамические потери на выключение транзистора уменьшаются в десятки раз (так, для диода 2Д523 время восстановления 100 нс, а для транзистора 2Т630 50 нс, для диода

2Д213 время восстановления 50 нс а для транзистора 2Т809 0,5 мс). После закрывания диода 3 напряжения на третьей обмотке трансформатора 2 меняет свою полярность, диод 9 проводит ток, конденсатор 6 заряжается, это напряжение через резистор 5 подается на базу транзистора 8, что обеспечивает работу транзистора 8 в режиме насыщения. При подаче следующего импульса положительной полярности цикл повторяется. При изменении тока нагрузки происходит согласованное изменение тока заряда диода 3. Измене-. нию времени восстановления обратного сопротивления транзистора l соответствует пропорциональное изменение времени рассасывания диода 3.

Таким образом, предложенное устройство позволяет уменьшить динамические потери при работе на изменяющуюся нагрузку, что приведет к повышению КПД инверторов и конверторов, в которых будет использован предложенный тоанзисторный ключ.

Составитель И.Парфенов

Редактор Т.Портная . Техред Т.Маточка Корректор А. Дзятко

Заказ 3100/54 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4