Высоковольтный переключатель

 

Изобретение является дополнительным к авт.св. № 1150752 и может бытв использовано в устройствах импульсной техники в качестве формирователя высоковольтных сигналов..Целью изобретения является защита устройства от короткого замыкания нагрузки. С этой целью в переключатель введено соответствующее число блоков защиты 14 в составе двух дополняющих транзисторов 15, 16, отсекающего диода 17, дифференцирующей цепи 18 и двух дополнительных резисторов 21 и 22. Устройство содержит, кроМе того , транзисторы 1 в каждой ступени, диоды 2, 8, резисторы 3, 4, 7, 9, полевой транзистор 5, конденсатор 6, источники тока 10. Запирание транзисторов переключателя при коротком замыкании за счет срабатывания блоков защиты 14 ведет к защите переключателя от выхода из строя, чем обеспечивается повышение надежности устройства . 1 ил. to (Л

(19) (И) (51) 4 Н ОЗ К 17 56

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

СОЮЗ COBETCHHX ;гЫ Д СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .Ф-:.ф РЕСПУБЛИН

--Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР (61) 1150752 (21) 4280468/21-24 (22) 07.07.87 (46) 15.03.89. Бюл. )(! 10 (72) В.С.Уманский (53) 621.382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 612410, кл. H 03 К 17/60, 1977.

Авторское свидетельство СССР

1(! 1150752, кл. H 03 К 17/56, 1983. (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение является дополнительным к авт.св ° )) 1150752 и может бытн использовано в устройствах импульсной техники в качестве формирователя высоковольтных сигналов..Целью изобретения является защита устройства от короткого замыкания нагрузки.

С отой целью в переключатель введено соответствующее число блоков защиты 14 в составе двух дополняющих транзисторов !5, 16, отсекающего диода 17, днфференцирующей цепи 18 и двух дополнительных резисторов 21 и 22. Устройство содержит, кроме то" го, транзисторы 1 в каждой ступени, диоды 2, 8, резисторы 3, 4, 7, 9, полевой транзистор 5, конденсатор 6, источники тока 10. Запирание транзисторов переключателя при коротком замыкании за счет срабатывания блоков защиты 14 ведет к защите переключателя от выхода из строя чем обес- а

С> печивается повышение надежности устройства. 1 ип.

1465991

Высоковольтный переключатель работает следующим образом.

В исходном состоянии в паузах между импульсами управления транзисторы

1 заперты,-и напряжение на нагрузке

11 отсутствует.

При поступлении положительного импульса. запуска с выхода источника

13 управляющих сигналов на базу первого из транзисторов 1 он открывается и протекание тока коллектора через источник 10 постоянного напряжения, первый 3 и третий 7 резисторы, переход база-эмиттер транзистора 1, второй 4 и четвертый 9 резисторы -вызывает отпирание транзистора 1. Полевой транзистор 5 запирается под действием отрицательного перепада напряжения, поступающего на его затвор с второго резистора 4.

Аналогично происходит лавинообразный процесс отпирания всех последующих транзисторов 1 и залирание полевых транзисторов 5, в результате че, го на нагрузке 11 формируются фронт и вершина выходного импульса. В теИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных системах формирования и коммутации высоковольтных сигналов.

Цель изобретения — защита устройства от короткого замыкания нагрузки путем введения в переключатель соответствующего числа блоков защиты в составе двух дополнительных транзис- 10 торов, отсекающего диода, дифференцирующей цепи и двух дополнительных резисторов, за счет обеспечения запнрания транзисторов переключателя при коротком замыкании. 15

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема высоковольтного переключателя, содержащего, на пример, два идентичных звена.

Высоковольтй пере ючат ь со» 20

";держит N транзисторов 1„ N первых диодов 2, каждый из которых включен обратнопараллелько переходу базаэмиттер соответствующего транзистора

И первых резисторов 3, каждый из 25 которых подключен параллельно соответствующему.первому диоду 2, (N-1) вторых резисторов 4, первый вывод каждого из которых соединен с коллектором. соответствующего транзистора 0 (N-1) полевых транзисторов 5, (И-1) конденсаторов 6, (И-1) третьих резисторов 7, (N-1)вторых диодов 8, .(И-1) четвертых резисторов 9 и источников 10 посгояннога напряжения, 35 которые соединены последовательно

t и согласно, причем каждая точка сое: динения источников 10 постоянного напряжения подключена через третий резистор 7 и второй диод 8, которые соединены параллельна, к базе соответствующего транзистора 1, Первый вывод последнего источника 10 посто янного напряжения через нагрузку 11 соединен с коллектором И-го транзистора 1, а второй вывод первого источника 10 постоянного напряжения — с общей шиной Я и эмиттером нервага транзистора 1, база.которого подключена.к шине источника 13 управляющих

«5Î сигналов. Второй вывод каждого второго резистора 4 через конденсатор 6 и четвертый резистор 9,. которые соединены параллельно, подключен к эмиттеру последующего транзистора 1, Первый и второй выводы вторых резисто55 ров 4 соединены соответственно с затвором и истоком соответствующего полевого транзистора 5, а база каждога транзистора 1 подключена к стоку соответствующего полевого транзистора 5. Блок 14 защиты содержит первый 15 и второй .16 дополнительные транзисторы,. соединенные паследовательнэ, отсекающий диод 17, дифференцирующую цепь t8 в составе конденсатора 19 и резистора 20, а также первый 21 и второй 22 дополнительные резисторы, При этом дифференцирующая цепь,t8 включена между коллекторами последующего.и предыдущего транзисторов t в переключателе. База первого дополнительнога транзистора 15 соединена непосредственно с катодом отсекающего диода 1? и через первый дополнительный резистор 21 соединена с затвором соответствующего полевого транзистора 5 и эмиттером второго дополнительного транзистора 16, база которого через второй дополнительный резистор 22 соединена с истоком полевого, транзистора 5. Коллектор первого дополнительного транзистора

t5.ñîåäèíåí с базой соответствующего транзистора t переключателя. Анод отсекающего, диода 1? подключен к средней, точке дифференцируницей цепи

t8 т.„e. соединен через резистор 20 с затвором; соответствующего полевого транзистора„

1465991 чение этого времени происходит заряд конденсаторов 6.

В момент окончания импульса запуска на базу первого иэ транзисторов 1 с выхода источника 13 управ5 ляющих сигналов подается отрицательный импульс сброса. Транзистор 1 запирается, ток через второй резистор

4 прекращается, и полевой транзистор

5 отпирается, так как напряжение между его затвором и истоком становится равным нулю. При этом начинается разряд конденсатора 6 через диод

2 и полевой транзистор 5, в результа-15 те чего на базе трачзистора 1 созФ дается отрицательный перепад напряжения, переводящий его в запертое состояние. Аналогично протекает лавинообразный процесс запирания остальных транзисторов 1 и отпирание полевых транзисторов 5. В результате на нагрузке 11 формируется спад выходного импульса, а переключатель возвращается в исходное состояние.

При возникновении короткого замыкания (пробоя) в нагрузке 11 ва время импульса к открытым транзисторам 1 прикладывается суммарное напряжение от источников 10, включенных последовательно и согласно. Транзисторы переходят при этом в активный режим, и импульсная мощность, выделяемая ими, резко возрастает, что может привести в пробою и последующему отказу переключателя.

Блок .14 защиты работает следующим образом.

При возникновении кратковременного пробоя в нагрузке 11 во вре и уль- 40 са транзисторы 1 переходят в активный режим. Напряжения на. коллекторах соответствующих транзисторов 1 при этом резко возрастают и, соответственно, через дифференцирующую цепь

18 протекает ток.

Протекание тока создает на резисторе 20 положительный импульс напря.жения, который через отсекающий диод

17 поступает на базу первого дополнительного транзистора 15 и отпирает

его. Протекание тока нагрузки через второй резистор 4 создает на нем положи- . тельный импульс напряжения, который через второй дополнительный резистор 22 поступает на базу второго дополни55 тельного транзистора 16 и отпирает его. В результате при коротком зама" .кании (пробое) в нагрузке 11 атпираются оба дополнительных транзистора

15 и 16 в блоке 14 защиты. При этом конденсатор 6 разряжается по цепи: верхняя обкладка конденсатора 6, база-эмиттерный переход соответствующего транзистора t последовательно соединенные дополнительные транзисторы 15 и 16, второй резистор 4, нижняя обкладка конденсатора 6. На база — эмиттерном переходе соответствую- . щего транзистора 1.при этом образуется отрицательный запирающий импульс, ограничиваемый по амплитуде диодом 2.

Аналогичным образом запираются и другие транзисторы 1, чем и обеспечивается защита.

После этого.в силу прекращения протекания тока нагрузки через второй резистор 4 второй. дополнительный транзистор 16 опять запирается. Если импульс на .базе транзистора 1 еще не закончился, то транзисторы 1 вновь лавинообразно отпираются, напряжения на их коллекторах при этом резко уменьшаются. Соответственно, на ре" . зисторах 20 образуются отрицательные импульсы, которые благодаря отсекающим диодам 17 не поступают на базы первых дополнительных транзисторов 15.

Положительный технический эффект от применения высоковольтнога пере» ключателя состоит в обеспечении его защиты при возникновении пробоя в нагрузке.

Формула изобретения

Высоковольтный переключатель, .по авт,св. 150752, о т л и..ч а ю щ и й; с я. тем; .что, с целью защиты от кот ° .роткого замыкания нагрузки, в наго введены,(N-1-) .идентичных блоков защиты, каждый иэ которых содержит дв дополнительных тфанзистрра тога же типа, чта и транзисторы переключателя, соединенные последовательно, а также отсекающий диод, дифференцирующую цепь и два дополнительных-резистора, причем дифференцирующая цепь включена между коллекторами последующего и предыдущего транзисторов переключателя, бава первого дополнитель ного транзистора соединена непосредственна с катодом отсекающего диода, анод которого соединен со средней точкой дифференцирующей цепи, а через первый дополнительный резисторс затворам соответствующего полевого

Составитель В.Лементуев

Техред М.Дидык Корректор Л.Патай т

Редактор М. Кечемеш

Заказ 956/55

Тираж 879

Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

5 1465991 6 транзистора и эмиттером второго до- полевого транзистора, коллектор перполнительного транзистора, база кото- ного дополнительного транзистора соерого через второй дополнительный ре- динен с базой соответствующего транзистор соединена с истоком того же зистора переключателя.