Транзисторный ключ

 

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано для переключения тока в электромагнитных устройствах или импульсных fy преобразователях напряжения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит силовой, включающий, выключающий и управляющий транзисторы 1, 2, 3, 4, трансформатор 5 тока, пять резисторов 6-10, конденсатор 11. На чертеже также показаны нагрузка 12, шина 13 источника питания, общая щина 14 и входная шина 15. Поставленная цель достигается путем подключения эмиттера включающего транзистора к базе управляющего транзистора за счет обеспечения возможности управления транзисторным ключом от одного источника управляющих сигналов. 2 з.п.ф -лы, 3 ип. I (Л to со о ел о эо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

8 А1 (191 (И) (59 4 Н 03 К 17 60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛА ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3954289/24-21 (22) 17,09.85 (46) 15.02.87. Бюл. У 6 (71) Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (72) В. И. Головин и Б. С. Сергеев (53) 621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 972665, кл. Н 03 К 17/60, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 1197022, кл. Н 02 М 3/335, 1985. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИПОЧ (57) Изобретение относится к импульсной техниКе. Может быть использовано для переключения тока в электромагнитных устройствах или импульсных преобразователях напряжения. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей. Устройство содержит силовой, включающий, выключающий и управляющий транзисторы l, 2, 3, 4, трансформатор 5 тока, пять резисторов 6-10, конденсатор ll. На чертеже также показаны нагрузка 12, шина 13 источника питания, общая шина 14 и входная шина 15. Поставленная цель достигается путем подключения эмиттера включающего транзистора к базе управляющего транзистора за счет обеспечения возможности управления транзисторным ключом от одного источника управляющих сигналов. 2 з.п.ф лы, 3 ил.

1 129

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для переключения тока в электромагнитных устройствах или импульсных преобразователях напряжения.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей путем обеспечения возможности управления транзисторным ключом от одного источника управляющих сигналов.

На фиг. 1-3 представлена схема транзисторного ключа.

Транзисторный ключ содержит силовой 1 включающий 2, выключающий 3 и управляющий 4 транзисторы, трансформатор 5 тока, пять резисторов 6-10 и конденсатор 11, причем коллектор силового транзистора 1 подключен к первому выводу первого резистора 6 и через токовую обмотку трансформатора 5 тока и нагрузку 12, которые соединены последовательно к шине 13 источника питания и первым выводом второго 7 и третьего 8 резисторов, второй вывод первого резистора 6 подключен к базе управляющего транзистора 4, Коллектор которого соединен с вторым выводом второго резистора 7 и базой выключающего транзистора 3, коллектор которого через выключающую обмотку трансформатора 5 тока подключен к второму выводу .третьего резистора 8, эмиттеры силового 1, выключающего 3 и управляющего 4 транзисторов соединены с общей шиной 14, которая через базовую обмотку трансформатора

5 тока подключена к базе силового транзистора 1, входная шина 15 соединена с базой включающего транзистора 2, коллектор которого через четвертый резистор 9 и конденсатор 11, которые включены параллельно, подключен к первому выводу пятого резистора 10, второй вывод которого через включающую обмотку трансформатора 5 тока соединены с шиной 13 источника питания, эмиттер включающего транзистора 2 подключен к базе управляющего транзистора 4.

Транзисторный ключ содержит также дополнительный конденсатор 16, шестой резистор 17 и первый диод 18, причем первый вывод первого резистора 6 соединен с первым выводом дополнительного конденсатора 16 и через шестой резистор 17 и первый диод 18, которые включены параллельно, с коллектором силового транзистора 1, второй

0508 2 вывод дополнительного конденсатора

16 подключен к общей шине 14.

Кроме того, транзисторный ключ содержит второй 19, третий 20 и четвертый 21 диоды, причем второй вывод пятого резистора 10 через второй диод 19 соединен с одним выводом включающей обмотки трансформатора 5 тока, другой вывод которой подключен

1О к коллектору силового транзистора 1 и через третий диод 20 к первому выводу пятого резистора 10 коллектор включающего транзистора 2 через четвертый диод 21 соединен с общей ши-!

5 ной 14.

Транзисторный ключ по фиг. 1 работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии положительного импульса синхро20 низации У транзисторы 2, 3 и 1 заперты. управляющий транзистор 4 открыт, так как высоким потенциалом коллектора силового транзистора 1 образуется базовый ток, определяемый

25 величиной базового резистора 6. Открытый транзистор 4 шунтирует вход выключающего транзистора 3, чем и обеспечивается его запертое состояние.

30 При поступлении положительного импульса синхронизации U открывается включающий транзистор 2, при этом выключающий транзистор 3 остается закрытым за счет открытого состояния

35 управляющего транзистора 4, который даже при пропадании базового тока через резистор 6 поддерживается открытым в результате открытого состояния включающего транзистора 2. От крытым состоянием включающего транзистора 2 создается ток во включающей обмотке (W „, ) трансформатора 5 тока.

45 Приоткрывание силового транзистора 1 вызывает лавинообразный процесс вступления в действие положительной обратной связи по току первичной и базовой обмоток (У и V ) трансфорк

50 матора 5 тока. Далее силовой тран.зистор 1 остается открытым и насыщенным вследствие наличия этой положительной обратной связи. На протяжении времени открытого состояния

55 транзистора I его коллекторный ТоК определяется характеристиками нагрузки 12, но базовый ток его всегда пропорционален коллекторному иэ-за наличия трансформатора 5 тока.

1290508 4

По прошествии времени, определяемого источником синхронизирующих импульсов Uc, положительный импульс Бс заканчивается. Транзистор 2 запирается. Поскольку силовой транзистор

1 открыт, базовый ток управляющего транзистора 4, определяемый базовьп+ резистором 6, отсутствует. Вследствие этого транзистор 4 также запирается. А это влечет эа собой открывание выключающего транзистора 3 за счет появления его базового тока через резистор 7. В выключающей обмотке (W } появляется ток, величина

8ыкл которого определяется величиной резистора 8. Направление тока в выключающей обмотке (Жщ„„ ) таково, что он вызывает появление обратного (рассасывающего) тока в базе силового транзистора 1 иэ базовой обмотки (У }. Величина тока в выключающей обмотке (11 „„„ ) задается резистором

4 такой, чтобы с учетом коэффициентов трансформации выключающей первичной и базовой обмоток (Ъ „,„„ и М ) этот ток превышал приведенное значение тока коллектора транзистора I с момент этапа рассасьвания избыточных носителей полупроводниковой структуры открытого и насыщенного состояния силового транзистора 1.

Это превышение определяет величину обратного (рассасьвающего) тока.

На протяжении времени рассасывания избыточных носителей состояние схемы не меняется: транзисторы 2 и

4 заперты, транзисторы 3 и 1 открыты.

По окончании момента рассасывания начинается формирование фронта коллекторного напряжения силового транзистора 1. По мере его увеличения в зависимости от величины базового резистора 6 включается дополнительный транзистор 4. Его открывание шунтирует вход транзистора 3, и он запирается. Это влечет за собой прекращение тока в выключающей обмотке (Wzb« ) трансформатора 5 тока, Прекращается обратный ток в базовой обмотке (У ) и в базе силового транэиь стора 1. Схема приходит в исходное состояние и ожидает прихода следующего положительного импульса U

Далее процессы в схеме происходят аналогично: при поступлении положительного импульса транзистор 1 от35

5

30 крывается, а при его снятии — запирается.

Работа схемы по фиг. 2 отличается от рассмотренной тем, что сигнал на открывание управляющего транзистора

4 во время начала запирания транзистора 1 (после окончания процесса рассасывания избыточных носителей иэ

его полупроводниковой структуры) подается с задержкой на время, определяемое величиной емкости конденсатора 16.

Введение замедляющей цепи вызывается тем, что современные высоковольтные транзисторы вследствие относительной высокоомности областей тела коллектора обладают свойством повторного открывания. Если запирающий обратный базовый сигнал снять во время формирования фронта коллекторного напряжения, т.е. когда начинается собственно запирание транзистора, то избыточные носители из полупроводни-. ковой структуры транзистора должны были бы рассосаться. Однако этого не происходит, снятие обратного запирающего сигнала в этот момент вызывает повторное открывание силового транзистора, что приводит к паразитным автоколебательным процессам и последующему отказу силового транэистора.

Диод 18 служит для ускорения разряда конденсатора 16, что необходимо при малой длительности импульса открытого состояния силового транзистора 1.

Работа схемы по фиг. 3 отличается от работы схемы по фиг. 1 тем, что при включении вкжочающего транзистора 2 импульсом синхронизации U импульс включающего тока в включающей обмотке (V „„ ) трансформатора 5 тока может появиться только во время запертого состояния силового транзистора l ° В этот момент времени дли-тельность включающего импульса и его амплитуда определяются теми же элементами: резисторами 9, 10 и конденсатором 11, После вступления в силу положительной обратной связи трансформатора 5 тока силовой транзистор 1 открывается и входит в насыщение. Это уменьшает потенциал на его коллекторе. Поэтому ранее заряженный конденсатор 11 разряжается через диоды 20 и 21 на открытый транзистор

1 (от полярности, показанной на схе1290508 ме фиг. 3). Более быстрый разряд конденсатора ll на малое разрядное сопротивление дает возможность как уменьшить его емкость, так и увеличить величину резистора 9. Второй диод 19 служит для устранения разряда конденсатора 11 через включающую обмотку (V „„ ), что может вызвать ложные коммутации силового транзистора 1 непосредственно после его включения.

Функциональные возможности предлагаемого транзисторного ключа шире, чем. у известных транзисторных ключей, эа счет обеспечения возможности управления ключом от одного источника управляющих сигналов.

Формула изобретения

1. Транзисторный ключ, содержащий силовой, включающий, выключающий и управляющий транзисторы, трансформатор тока, пять резисторов и конденсатор, коллектор силового тран,зистора подключен к первому выводу первого резистора и через токовую обмотку трансформатора тока и нагрузку, которые соединены последовательно, к шине источника питания и первым выводам второго и третьего резисторов, второй вывод первого резистора подключен к базе управляющего транзистора, коллектор которого соединен с вторым выводом второго резистора и базой выключающего транзистора, коллектор которого через выключающую обмотку трансформатора тока подключен к второму выводу третьего резистора, змиттеры силового, BbIKJIIo чающего и управляющего транзисторов соединены с обшей шиной, которая череэ базовую обмотку трансформатора тока подключена к,базе силового транзистора, входная шина соединена с базой включающего транзистора, коллектор которого через четвертый резистор и конденсатор, которые включены параллельно, подключен к первому выводу пятого резистора, второй вывод которого через включающую об10 мотку трансформатора тока соединен с шиной источника питания, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможно15 стей, эмиттер включающего транзистора подключен к базе управляющего транзистора.

2. Ключ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше20 ния надежности, введены дополнительный конденсатор, шестой резистор и первый диод, причем первый вывод первого резистора соединен с первым выводом дополнительного конденсатора

25 н через шестой резистор и первый диод, которые включены параллельно, с коллектором силового транзистора, второй вывод дополнительного конденсатора подключен к общей шине.

30 3. Ключ по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены второй, третий и четвертый диоды, причем второй вывод пятого резистора

3 через второй диод соединен с одним выводом включающей обмотки трансформатора тока, другой вывод которой подключен к коллектору силового транзистора и через третий диод к первому

40 выводу пятого резистора, коллектор включающего транзистора через четвертый диод соединен с общей шиной.

1 290508

Я е Р юг, 5

Составитель Д. Иванов

Техред М.Ходаннч Корректор Г. Решетник

Редактор Л. Гчолинская

Тираж 922 Подписное

BHHHDH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7915/56

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4