Транзисторный ключ

 

Изобретение относится к бесконтактным переключающим устройствам с использованиемполупроводниковых транзисторов и предназначено для использования в ключевых схемах автоматики, а также может найти применение в схеме коммутаторов бесконтактных двигателей постоянного тока. Сущность изобретения: устройство содержит транзисторы 1, 2,8,9, резисторы 10, 11,12, 13, симметрирующий трансформатор 3 с четырьмя обмотками 4, 5, 6, 7, входы источника управляющего сигнала 15 и питания 14.1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 Н 03 К 17/60

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4912956/21 (22) 19.02.91 (46) 07,01.93. Бюл. М 1 (72) В.В.Омельченко, С.Г.Арн аут, В.Д.Тепляков, В.А.Куделя, Е.Б.Афанасьев и Н.M.ßí÷óê (56) 1. Коссов О.А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. — M.:

Энергия, 1971, с.,99.

2. Алексанян А.А., Ьальян Х.P. и др.

Мощные транзисторные устройства повышенной частоты. — Л.; Энергоатомиздат, 1989, с. 157.

„„!Ж,, 1786652 А1 (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ (57) Изобретение относится к бесконтактным переключающим устройствам с использованием полупроводниковых транзисторов и предназначено для использования в ключевых схемах автоматики, а также может найти применение в схеме коммутаторов бесконтактных двигателей постоянного тока. Сущность изобретения. устройство содержит транзисторы 1, 2, 8, 9, резисторы 10, 11,12. 13. симметрирующий трансформатор 3 с четйрьмя обмотками 4, 5, 6, 7, входы источника управляющего сигнала 15 и питания 14. 1 ил.

1786652

Изобретение относится к промышленной автоматике, в частности к бесконтактным переключающим устройствам с использованием полупроводниковых транзисторных.ключей, Известен транзисторный ключ, содержащий соединенные параллельно одноименными выводами транзисторы и введенные в эмиттерную цепь каждого из транзисторов балластные резисторы t1j;

Недостатком этого транзисторного ключа являются большие потери мощности в балластных резисторах, сопротивление которых должно быть значительным для обеспечения необходимого выравнивания токов.

Известен транзисторный ключ, содержащий два подсоединенных параллельно к общей нагрузке силовых транзистора и симметрирующий трансформатор, обмотки которого соединены между собой последовательно-согласно и включены между эмиттерами транзисторов и общей шиной (2), Этот транзисторный ключ по технической сущности и решаемой задаче является наиболее близким к изобретению.

Его недостаток — низкая- надежность.

Указанный недостаток обусловлен включением обмоток симметрирующего трансформатора, по которым проходит ток нагрузки транзисторов ключа, в база-эмиттерные цепи транзисторов. Последнее приводит при обрыве коллекторной цепи транзистора, вопервых, к искажению передних и задних фронтов импульсов. тока на выходе транзисторного ключа за счет возникновения ЭДС самоиндукции- в обмотке трансформатора во время открывания и закрывания оставшегося транзистора и вследствие этого работы транзистора в активном режиме на части полупериода управляющих импульсов. Это ведет к резкому возрастанию потерь энергии в транзисторе, и снижению надежности ключа, Во-вторых, при указанной выше неисправности второй транзистор не может работать в ключевом режиме без включения дополнительных высокоомных резисторов в цепь управления транзисторами. Иначе происходит шунтирование его база-эмиттерного перехода база-эмиттерным переходом отключенного транзистора, падение напряжения на база-эмиттерном переходе которого значительно меньше падения на база-эмиттерном переходе работающего транзистора.

Цель изобретения — повышение надежности транзисторного ключа.

Цель достигается тем, что в транзисторный ключ, содержащий два подсоединензистора, общая точка первичной обмотки подключена к нагрузке, одноименные выво10 ды первичных и вторичных обмоток по от15

35

45

55

30 ных параллельно к общей нагрузке силовых транзистора и симметрирующий трансформатор с двумя первичными обмотками, соединеннымии между собой последовательно-согласно, введены две вторичные обмотки трансформатора, два дополнительных транзистора и четыре редельности подключены соответственно к коллекторам и базам силовых транзисторов, два других вывода вторичных обмоток через коллекторы и эмиттеры дополнительных транзисторов подключены к эмиттерам силовых транзисторов, базы силовых и дополнительных транзисторов попарно через два последовательно включенных резистора соединены между собой, а общие точки каждой пары упомянутых резисторов подсоединены к выводам для подключения соответственно источника насыщающего и управляющего сигнала.

Отсутствие в патентной и технической литературе сведений по выполнению заяв-ляемого устройства в целях достижения описанного выше эффекта показывает новизну взаимосвязи между совокупностью его существенных признаков и положительным эффектом, что обеспечивает существенное отличие этого изобретения от всех известных устройств аналогичного назначения.

На чертеже представлена электриче„ская схема предложенного устройства

Устройство содержит силовые транзисторы 1 и 2, симметрирующий- трансформатор 3, имеющий первичные обмотки 4, 5 и вторичные обмотки 6, 7, дополнительные транзисторы 8 и 9, резисторы 10 — 13, входы

14 и 15 для подключения соответственно к источникам насыщающего и управляющего сигналов, Общая точка последовательно-согласно соединенных первичных обмоток 4 и

5 подключена к нагрузке. Начала первичной обмотки 4 и вторичной обмотки 6 подключе-. ны соответственно к коллектору и базе транзистора.1, а концы первичной обмотки 5 и вторичной обмотки 7 — к коллектору и базе транзистора 2, конец обмотки 6 и начало обмотки 7 подключены соответственно к коллекторам транзисторов 8 и 9, эмиттеры транзисторов 1, 2, 8 и 9 соединены между собой и подключены к общей шине. Базы транзисторов 1 и 2 соединены между собой через последовательно включенные резисторы 10 и 11, а базы транзисторов 8 и 9— через последовательно включенные резисторы 12 и 13, общей точки пар резисторов

1786652 с я тем, что, с целью повышения надежности, трансформатор снабжен двумя вторичными обмотками, введены два дополнительных транзистора и четыре резистора, общая точка первичных обмоток подключена к нагрузке, одноименные выводы первичных и вторичных обмоток по отдельности подключены соответственно к коллекторам и базам силовых транзисторов, два других вывода вторичных обмоток через коллекторы и эмиттеры дополнительных транзисторов подключены к эмиттерам си- ловых транзисторов, базы силовых и дополнительных транзисторов попарно через два последовательно включенных резистора со35

45 единены между собой, а общие точки каждой пары упомянутых резисторов подсоединены к выводам для подключения соответственно источника питания и управляющего сигнала.

Составитель В.Омельченко

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M,Àíäðóøåíêî

Редактор

Заказ 256 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

10, 11 и 12, 13 подключены соответственно к входам 14 и 15, Транзисторный ключ работает следующим образом, На вход 15 подаются импульсы положительной полярности от широтно-импульсного модулятора, которые управляют работой дополнительных транзисторов 8 и 9, При наличии импульса на входе 15 транзисторы

8 и 9 открываются и шунтируют база-эмиттерный переход силовых транзисторов 1 и

2, которые эа счет этого находятся в отсечке.

В нагрузке при этом тока нет. При отсутст. вии импульса на входе 15 транзисторы 8 и 9 закрываются, и по цепи управления силовых транзисторов течет ток управления, который приводит силовые транзисторы в насыщение. По нагрузке течет ток через открытые транзисторы 1 и 2. причем токи в коллекторных цепях этих транзисторов выравниваются за счет наличия первичных обмоток 4 и 5 симметрирующего трансформатора.

Если при подаче импульса на вход 15

"один из силовых транзисторов, например 1, закрывается раньше другого, то весь ток нагрузки в этот момент течет по открытому транзистору 2 через первичную обмотку 5 трансформатора 3. При этом на вторичных обмотках 6 и 7 наводится ЭДС самоиндукции плюсом в начале и минусом в конце обмоток. ЭДС обмотки 6 практически вся приложена к закрытому транзистору 1; пл юсом — к базе, а минусом „- к эмиттеру и удерживает его в отсечке. Таким образом в транзисторном ключе устранено рассогласование во времени закрывания силовых транзисторов.

При обрыве коллекторной цепи одного изсиловыхтранзисторов,напримертранзи-. стора 1, транзисторный ключ работает следующим образом. При наличии импульса на входе 15 силовой транзистор 2 закрыт за счет шунтирования его база-эмиттерного . перехода открытым транзистором 9. Ток в нагрузке отсутствует. При отсутствии импульса на входе 15 транзисторы 8 и 9 закрыты, По база-эмиттерным цепям транзисторов 1 и 2 течет ток, и транзистор

2 приоткрывается. Через первичную обмот5

30 ку 5 течет ток, и на вторичных обмотках 6 и

7 наводится ЭДС самоиндукции плюсом в начале и минусом в конце обмоток. Эта ЭДСпрактически вся приложена к закрытым коллектор-эмиттерным переходам транзисторов 8 и 9; ЭДС обмотки 6 — плюсом к эмиттеру и минусом к коллектору транзистора 8, а ЭДС обмотки 7- плюсом к коллектору и минусом к эмиттеру транзистора 9. Под действием падения напряжения на закрытых транзисторах 8 и 9 база-эмиттерный переход транзистора 1 закрывается, а транзистор 2 полностью открывается и входит в насыщение, По нагрузке течет требуемый по величине ток, Таким образом, предложенная схема транзисторного ключа позволяет значительно повысить надежность его работы.

Помимо использования по прямому назначению в схемах автоматики предложенный транзисторный ключ может найти применение также в бесконтактных двигателях постоянного тока, Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий два подсоединенных параллельно к общей нагрузке силовых транзистора и симметрирующий трансформатор с двумя первичными обмотками, соединенными между собой последовательно сЬгласно, о т л и ч а ю щ и й- .