Транзисторный ключ

 

Использование: в импульсной технике, в частности в усилительных и преобразовательных устройствах. Сущность изобретения: устройство содержит 2 транзистора

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 H 03 К 17/60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776106/21 (22) 29.12.89 (46) 23.11.92. Бюл. N. 43 (71) Научно-производственное объединение

"Якорь" (72) С.Ф.Коняхин и В.А.Цишевский (56) Radio Регпзвпепе!ектгоп!К Berlin, 35 (1986), 10, р.653, fig.8.

Radio Регпвейепе! еИгоп!К Berlin, 35 (1986), 10, р. 655, fig.17.

„„5Q„„1777237 А1 (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ (57) Использование: в импульсной технике, в частности в усилительных и преобразовательных устройствах. Сущность изобретения: устройство содержит 2 транзистора (1,2), 2 диода (3,4), резистор (5), блок Р) управления. Подключение коллектора транзистора (2) и второго вывода диода (3) к выходной шине позволяет повысить надежность. 1 ил.

1777237

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в качестве ключевога усилителя мощности в различных усилительных и преобразовательных устройствах.

Известен самозащищенный транзисторный ключ, содержащий ключевой транзистор, узел отпирания. узел запирания, резистивный датчик тока в силовой цепи ключевого транзистора и пороговый элемент, входом связанный с датчиком тока, а выходом — с узлами отпирания и эапирания (1). Датчик тока измеряет ток через силовой переход ключевого транзистора.

При сверхтоке через транзистор падение напряжения на датчике растет и по достижении порога срабатывания порогового элемента вызывает срабатывание последнего, и его выходной сигнал подается на узлы отпирания и запирания и вызывает выключение ключевого транзистора.

Недостатком этого устройства является использование в нем в качестве датчика така резистора. Действительно, поскольку датчик помещен в силовую цепь ключевого транзистора, в нем рассеивается дополнительная мощность, снижая КПДтранэисторного ключа. Кроме того, ввиду неизбежного технологического разброса параметров резистивного датчика, необходимы либо введение предварительной настройки в пороговый элемент, либо индивидуальная подгонка каждого датчика, что отрицательна сказывается на технологичности изделия.

Существенным недостатком является также паразитная индуктивность сабственНо резистивного датчика и связанных с ним цепей, Вызывающая зван на датчике при коммутации ключевого транзистора, способного вызвать ложное срабатывание порогового элемента, Фильтрация же выходного сигнала датчика снижает быстродействие защиты и соответственно понижает надежность транзисторного ключа, Известно устройства, реализующее другой способ защиты транзисторного ключа от перегрузки и состоящее иэ ключевого составного транзистора, узла управления, уэпа защиты, измерительного диода, подкл аченного к коллектору ключевого транзистора, и резистора, связанного с дополнительной шиной питания (2), Известное устройство реализует защиту транзисторного ключа по падению на коллекторе кпючевога транзистора. При воздействии тока ключевой транзистор выходит из насыщения, и падение напряжения на et o коллекторе растет. По достижении этим напряжением порога срабатывания

55 измерительный диод запирается, вызывая срабатывание узла защиты и запирание транзисторного ключа. Данное устройство технологично и обладает высоким быстродействием, но имеет низкие функциональные возможности. Действительно, шина питания ключа постоянно через реЗистор и измерительный диод связана с коллектором кл очевого транзистора и выходной цепью, В отдельных случаях, например, в многофазных мостовых управляющих преобразователях вентильных электроприводав такая связь имеет ряд недостатков. В частности, при подключении вспомогательного источника питания к схемам управления транзисторными ключами преобразователя до подачи на него силового питания (наиболее часто встречающаяся ситуация) возможно несанкционированное вращение двигателя, вызванное тем, что обмотка двигателя оказывается подключенной через открытые ключи преобразователя и через соответствующие резисторы и измерительные диоды закрытых ключей к их шинам вспомогательного питания. Кроме того, во всех случаях когда транзисторный ключ заперт, при малой величине напряжения на коллекторе (также часто встречающиеся случаи), будет иметь место влияние шины питания на внешние цепи ключа, Устройство (2) по своей технической сущности наиболее близко к предлагаемому и выбрано в качестве прототипа.

Цель изобретения — повышение надежности транзисторного ключа путем уменьшения влияния потенциала шины питания на выходную цепь, Поставленная цель достигается тем, что

s самозащищенном транзисторном ключе, содержащем первый и второй транзисторы, блок управления, первый и второй диоды, резистор, причем коллектор первого транзистора подключен к первому выводу первого диода и первому выводу второго диода, второй вывод которого соединен с входом защиты блока управления и через резистор с шиной питания, входная шина подключена к управляющему входу блока управления, выход которого соединен с базой второго транзистора, эмиттер которого подключен к базе первого транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, коллектор второго транзистора и второй Вывод первого диода подключены к выходной шине, На чертеже изображена схема транзисторного ключа.

Самозащищенный транзисторный ключ содержит первый 1 и второй 2 транзисторы, первый 3 и второй 4 диоды, резистор 5, шину

1777237

Составитель С. Коняхин

Техред M.Moðãåíòàë Корректор С. Лисина

Редактор Т. Куркова

Заказ 4127 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, К-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101

6 питания, блок 7 управления. выходная шина 8, общую шину 9, входную шину 10, Устройство работает следующим образом.

На входную шину 10 транзисторного ключа подаются управляющие сигналы.

Блок управления 7 в соответствии с реализуемой им стратегией управляет (например, форсированное отпирание и активное запирание) управляет работой транзисторов 1 и

2, включенных по схеме составного транзистора. Измерительная цепь защиты, состоящая иэ резистора 5, подключенного к шине питания 6, и диода 3, постоянно следит за потенциалом на коллекторе транзистора 2.

Когда транзисторный ключ открыт и насыщен и ток. протекающий через его силовой переход, не превышает допустимого уровня, напряжение на коллекторе транзистора

2 ниже внутреннего порогового напряжения блока управления 7, и вход защиты блока управления закрыт. Ток шины питания 6 в этом режиме протекает по цепи - резистор

5, диод 3, силовой переход транзистора 2, общая шина 9, При коротком замыкании нагрузки или возникшей в силу тех или иных причин перегрузки ключа в период его открытого состояния транзистор 2 выходит из состояния насыщения и переходит в линейный режим. Потенциал на его коллекторе возрастает, и в момент превышения им порогового напряжения блока управления вход защиты блока управления открывается, а диод 3 запирается, изменяя контур протекания тока от шины питания 6 — резистор 5, вход защиты блока управления 7.

Блок управления при этом независимо от состояния его входной шины снимает отпи5 рающий сигнал с базы транзистора 1. запирая, таким образом, транзисторный ключ, Диод 1 предотвращает попадание потенциала шины питания 6 на выходную шину 8, исключая тем самым влияние этой

10 шины на внешние цепи транзисторного ключа и нагрузку, Блок управления 7 может иметь различные структуры, реализующие различные стратегии управления гранзисторным клю15 чом.

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий первый и второй транзисторы, блок управле20 ния, первый и второй диоды, резистор, коллектор первого транзистора подключен к первому выводу первого диода и первому выводу второго диода, второй вывод которого соединен с входом защиты блока управ25 ления и через резистор с шиной питания, входная шина подключена к управляющему входу блока управления, выход которого соединен с базой второго транзистора, эмиттер которого подключен к базе первого

30 транзистора, змиттер которого соединен с общейшиной,отличающийся тем,что, с целью повышения надежности, коллектор второго транзистора и второй вывод первого диода подключены к выходной шине.