Транзисторный ключ

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях электрической энергии. Цель изобретения - повышение надежности транзисторного ключа путем ограничения тока управляющего электрода силового транзистора на уровне максимально допустимого . При подаче запирающего сигнала транзистор 3 закрывается, и ток первого силового электрода транзистора 1 замыкается по цепи: диод 5, ограничительный элемент 7, резистор 12, шина 4, обеспечивая форсированное рассасывание носителей в области его управляющего электрода. При превышении величины максимально допустимого значения этого тока открывается диод 13 и приоткрывается транзистор 3, ограничивая ток управляющего электрода транзистора 1 на уровне максимально допустимого значения.1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 Н 03 К 17/60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

Ю

00 (21) 4806499/21 (22) 23.01.90 (46) 23.06.92. Бюл. М 23 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) С.Ф.Коняхин, M.B.Ñåìåíîâ, Ю.Е.Семенов и.В.А.Цишевский (53) 621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1320889, кл. Н 03 К 17/60, 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 1547054, кл. Н 03 К 17/60, 1988. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях электрической энергии. Цель

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электронным устройствам управления элементами автоматических систем и вторичных источников электропитания, и может быть использовано в преобразователях электрической энергии, входящих в состав средств энергопитания, электроприводов и т.д.

Известны транзисторные ключи, в которых низковольтный быстродействующий транзистор включен в цепь эмиттера высоковольтногоо транзистора (или транзисторов) и управляет им.

Недостатком таких ключей является пониженная надежность, что обуславливается тем, что при выключении низковольтного изобретения — повышение надежности транзисторного ключа путем ограничения тока управляющего электрода силового транзистора на уровне максимально допустимого. При подаче запирающего сигнала транзистор 3 закрывается, и ток первого силового электрода транзистора 1 замыкается по цепи; диод 5, ограничительный элемент 7, резистор 12, шина 4, обеспечивая форсированное рассасывание носителей в области его управляющего электрода. При превышении величины. максимально допустимого значения этого тока открывается диод 13 и приоткрывается транзистор 3, ограничивая ток управляющего электрода транзистора 1 на уровне максимально допустимого значения. 1 ил. транзистора разрывается цепь эмиттера высоковольтного транзистора и силовой ток его коллектора замыкается через его базу, обеспечивая форсированное рассасывание неосновных носителей. Однако максимально допустимый ток базы транзистора всегда меньше максимально допустимого тока коллектора и, следовательно, при работе ключа на токах коллектора, близких к максимально допустимому, возможно превышение максимально допустимого тока базы транзистора, что приведет к выходу его из строя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является транзисторный ключ, содержащий первый транзистор, первый силовой элект1742987 род которого соединен с первой выходной шиной, управляющий электрод через последовательно соединенные первый и второй резисторы подключен к первой клемме источника питания, а второй силовой электрод соединен с первым силовым электродом второго транзистора, второй силовой электрод которого соединен с второй выходной шиной, соединенной также с второй клеммой источника питания, между которой и точкой соединения первого и второго резисторов включен конденсатор, вход второго транзистора зашунтирован шунтирующим резистором, а управляющий электрод соединен с выходом схемы управления, запитанной от источника питания, вход которой является входом устройства.

Недостатком этого ключа также является пониженная надежность; обусловленная тем, что при выключении ключа ток, протекающий через силовые электроды первого транзистора, замыкается через его уп равляющий электрод и может превышать максимально допустимый ток управляющего электрода, что приведет к выходу транзистора из строя.

Целью изобретения является повышение надежности транзисторного ключа, Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный ключ, содержащий первый транзистор, первый силовой электрод которого соединен с первой выходной шиной, управляющий электрод через последовательно соединенные первый и второй резисторы подключен к первой клемме источника питания, а второй силовой электрод соединен с первым силовым электродом второго транзистора, второй силовой электрод которого соединен с второй выходной шиной, соединенной также с второй клеммой источника питания, вход его зашунтирован шунтирующим резистором, а управляющий электрод соединен с выходом схемы управления, запитанной от источника питания, вход которой является входом устройства, введены ограничительный элемент, два диода и третий резистор, причем первый диод подключен анодом к управляющему электроду первого транзистора, а катодом к точке соединения первого и второго резисторов, к которой также подключен первый вывод ограничительного элемента, второй вывод которого через третий резистор подключен к второй выходной шине, а второй диод анодом соединен с вторым выводом ограничительного элемента, а катодом подключен к управляющему электроду второго транзистора.

На чертеже приведена электрическая схема транзисторного ключа, ЗОВход схемcl управлен,я 10 является входом

5

Транзисторный ключ содержит первый транзистор 1, первый силовой электрод которого подключен к первой выходной шине

2, второй его силовой электрод соединен с первым силовым электродом второго транзистора 3, второй силовой электрод которого подключен к второй выходной шине 4, Управляющий электрод первого транзистора 1 соединен с анодом первого диода 5 и первым выводом первого резистора 6, второй вывод которого и катод первого диода 5 соединены с первым выводом ограничительного элемента (03) 7 и первым выводом второго резистора 8. Второй вывод второго резистора 8 соединен с первой клеммой 9 источника питания. Схема управления (СУ)

10 вторым транзистором 3 подключена к первой клемме 9 и второй клемме 11 источника питания, которая соединена с второй выходной шиной 4. Между выходной шиной

4 и вторым выводом ограничительного элемента 7 включен третий резистор 12, а к точке их соединения подключен анод второго диода 13, катод которого соединен с первым выводом шунтирующего резистора 14, второй вывод которого подключен к второй выходной шине 4, управляющим электродом второго транзистора 3 и выходом схемы управления 10 вторым транзистором 3. устройства.

В качестве ограничительного элемента

7 может использоваться, например, конденсатор или стабилитрон, подключенный катодом к катоду первого диода 5, при этом анод стабилитрона будет являться вторым выводом ограничительного элемента, или несколько последовательно соединенных диодов, свободным анодом подключенные к катоду диода 5, а свободным катодом — к второму выводу ограничительного элемента

Транзисторный ключ работает следующим образом.

При подаче сигнала на отпирание на вход 15 схемы управления 10 вторым транзистором 3 на ее выходе появляется сигнал, который прикладывается к управляющему электроду второго транзистора 3 и открывает его. После открывания транзистора 3 замыкается цепь второго силового электрода первого транзистора 1 и появляется отпирающий ток управляющего электрода транзистора 1, величина которого определяется резистором 8 и выбирается такой, чтобы поддержать транзистор 1 в насыщении при. любых величинах тока нагрузки. Транзисторныйй ключ открыт.

При подаче сигнала на запирание на вход 15 схемы управления 10 вторым тран1742987 зистором 3 транзистор 3 закрывается, При этом разрывается цепь второго силового электрода первого транзистора 1 и ток его первого силового электрода замыкается по 5 цепи первый диод 5 — ограничительный эле- . мент 7 — третий резистор 12 — вторая выходная шина 4, обеспечивая форсированное рассасывание носителей в области управляющего электрода первого транзистора 1. 10

Параметры ограничительного элемента 7 (величина емкости, напряжение стабилизации стабилитрона или количество диодов) и величина третьего резистора 12 выбирается таким образом, чтобы при превышении то- 15 ком через управляющий электрод первого транзистора 1 величины максимально допустимого тока управляющего электрода для данного типа транзистора падение напряжения на третьем резисторе 12 составляло 20 величину, равную суммарному падению напряжений на диоде 13 и управляющем переходе транзистора 3. При этом транзистор

3 приоткрывается и часть тока первого силового электрода первого транзистора 1 на- 25 чинает замыкаться через его второй силовой электрод и транзистор 3, ограничивая ток рассасывания на уровне максимально допустимого тока управляющего электрода транзистора 1, что предотвраща- 30 ет выход транзистора 1 из строя и тем самым повышает надежность транзисторного ключа. После полного запирания транзистора 1 закроется и транзистор 3, так как ток через ограничительный элемент 7 и третий 35 резистор 12 прекратится.

Таким образом, за счет введения ограничительногп элемента, резистора и диодов осуществляется ограничение тока управляющего электрода первого транзистора на уровне максимально допустимого тока для данного транзистора, что предотвращает выход его из строя и повышает надежность схемы.

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий первый транзистор, первый силовой электрод которого соединен с первой выходной шиной, управляющий электрод через первый и второй резисторы, которые соединены последовательно, подключен к первой клемме источника питания, а второй силовой электрод соединен с первым силовым электродом второго транзистора, второй силовой электрод которого подключен к второй выходной шине и второй клемме источника питания, которая через шунтирующий резистор соединена с управляющим электродом второго транзистора и выходом схемы управления, питающие выводы которой подключены к клеммам источника питания, а вход является входом устройства, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности, введены ограничительный элемент, два диода и третий резистор, причем первый диод подключен анодом к управляющему электроду первого транзистора, а катодом — к точке соединения первого и второго резисторов и первому выводу ограничительного элемента, второй вывод которого через третий резистор подключен к второй выходной шине, анод второго диода соединен с вторым выводом ограничительного элемента, а катод подключен к управляющему электроду второго транзистора.