Транзисторный ключ

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках электропитания радиоэлектронных устройств. Транзисторный ключ содержит 1 силовой транзистор (1), 1 формирователь сигнала управления (4), 1 источник напряжения смещения (5), 1 диод (6), 1 дополнительный транзистор (7), 1 резистор (8). 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 К 17/60

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4923601/21 . (22) 01.04,91 (46) 23.04.93. Бюл. М 15 (71) Научно-исследовательский институт счетного машиностроения (72) Л.Р. Гутер (56) Авторское свидетельство СССР . ЬЬ 1598148, кл. H 03 К17/08, 1980, Ромаш Э.M. и др. Высокочастотные транзисторные преобразователи. M. Радио и связь, 1988, с. 70, рис. 3.11.,,5U,, 1810999 А1

2 (54) ТРАНЗИС ГОРНЫЙ КЛЮЧ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках электропитания радиоэлектронных устройств. Транзисторный ключ содержит 1 силовой транзистор (1), 1 формирователь сигйала управления (4), 1 источник напряжения смещения (5). 1 диод (6), 1 дополнительный транзистор (7), 1 резистор (8). 2 ил.

1810999

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках вторичного электропитания радиоэлектронных устройств.

Целью изобретения является повышение КПД транзисторного ключа путем снижения статических потерь в открытом. состоянии до уровня близкому к насыщенному режиму при сохранении быстродействия, свойственного ненасыщенному режиму.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого транзисторного ключа; на фиг. 2- эпюры, поясняющие работу схемы.

Ка фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения: 1 — силовой транзистор, 2— нагрузка, 3 — источник питания, 4 — формирователь сигнала управления, 5 — источник напряжения смещения, 6 — диод, 7 — дополнительный транзистор, 8, 9 — резисторы.

Устройство содержит силовой транзистор 1, переход коллектор-эмиттер которого последовательно соединен с нагрузкой 2 и источником питания 3, формирователь сигнала управления 4, первый вывод которого подключен к эмиттеру силового транзистора 1, а второй вывод последовательно с источником напряжения смещения 5 соединен с базой силового транзистора 1, диод 6, катод которого подключен к коллектору силового транзистора 1, дополнительный транзистор

7, эмиттером подключенный к аноду диода

6, а коллектором — к первому (положительному) выводу источника напряжения смещения 5,. резистор 8, шунтирующий переход база-коллектор дополнительного транзистора 7. Переход база-эмиттер силового транзистора 1шунтирован резистором 9.

Устройство работает следующим образом.

Допустим, вначале, что сопротивление резистора 8 равно нулю. Очевидно, что в этому случае дополнительный транзистор 7 представляет собой диод, а силовой транзистор 1 находится в ненасыщенном режиме.

Если сопротивление резистора 88 выбрать таким образом, чтобы вывести дополнительный транзистор 7 на начальный участок активной области {фиг. 2 а), то благодаря . незначительному динамическому сопротивлению выходной цепи транзистора 7, эффект перераспределения токов базы транзистора 1 и диода сохраняется (см. фиг.

2 а), При этом напряжение на открытом транзисторе 1 выше, чем в насыщенном режиме, но существенно ниже, чем при закороченном переходе коллектор-эмиттер транзистора 7 (cM. фиг. 2 б), Если сопротивление резистора 8 выбрать таким образом, что рабочая точка транзистора 7 сместилась к горизонтальной области (фиг. 2 а), то эффект перераспределения токов исчезает, но ток через переход база-коллектор транзистора 1 продолжает протекать, При возрастании тока коллектора транзистора 1, изменяется и его напряжение коллекторэмиттер, это приводит к изменению напряжения на его базе, и, соответственно, к изменению напряжения на положительном выводе источника напряжения смещения.

При отсутствии транзистора 7 из-за малого динамического сопротивления диода б это привело бы к существен ному перераспределению токов в цепях база-эмиттер и база5

15 коллектор и значительному росту напряжения коллектор-эмиттер. При наличии транзистора 7 с большим выходным динамическим сопротивлением ток в цепи база-коллектор транзистора 1 мало зависит

20 от изменения напряжения на его переходах коллектор-эмиттер и коллектор-база. Поэтому напряжение коллектор-эмиттер практически не отличается от насыщенного режима, Несмотря на отсутствие линейной

25 зависимости между коллекторным током транзистора 1 и диода б, наличие тока в. цепи база-коллектор приводит к резкому уменьшению избыточного заряда в области коллектора, что приводит к практическому

30 устранению задержки при выключении транзистора. Практика применения мощных, особенно высоковольтных транзисторов показала, что любые схемотехнические решения в цепи база-эмиттер для форсиро35 ванного запирания транзистора не гарантируют отсутствия затяжки фронта спада тока, Управление по обоим переходам обеспечивает длительность фронта не хуже, чем у ненасыщенного ключа, при поддержании

40 низких статических потерь в открытом состоянии. Существенно, что при этом исчезает разница в частотных параметрах различных экземпляров транзисторов, Образцы с максимальным временем рассасывания и максимальным фронтом спада не уступают лучшим экземплярам с ненасыщенным режимом работы, Предлагаемое техническое решение проверялось на макетном образце преобразователя напряжения с выходной мощностью 200 Вт. В качестве силовых транзисторов испытывались транзисторы типа КТ840А. КТ854А, КТ839А. В качестве

55 дополнительного транзистора использовался транзистор КТ646А, но проверялись транзисторы и других типов {КТ805А и др,), При использовании дополнительного транзистора напряжение на силовом транзисторе в открытом состоянии возрастает

1810999

©ЮЯБ раищйр жокЮ юещМООР/ б 8 г мкс pPwA рассасыдания

Фиг.2

Составитель Л, Гутер

Техред М.Моргентал

Корректор С. Шекмар

Редактор С. Кулакова

Заказ 1452 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 на 0,1 ... 0,2 В,,Фронт спада тока на всех образцах 0,1 ... 0,2 мкс, В связи с тем. что дополнительный транзистор находится в активном режиме, возникает вопрос о стабильности его характеристик. Следует отметить, что транзистор 5 находится под напряжением около 1,5 В. т. е. в начальной области характеристики, Известно, что на грани открытого состояния транзисторы теряют разброс параметра Ь

21 Э, который оговаривается при большем 10 коллекторном напряжении. Экспериментально была проверена партия транзисторов КТ646А в количестве 20 шт. Проверка показала, что несмотря на разброс парамет- 15 ров транзисторов, положительный эффект, т. е. повышение быстродействия при минимуме статических потерь, присутствует всегда.

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, переход коллектор-эмиттер .которого последовательно соединен с источником питания и нагрузкой, формирователь сигнала управления, первый вывод которого подключен к эмиттеру силового транзистора, а второй вывод последовательно с источником напряжения смещения соединен с базой силового транзистора, диод, катод которого подключен к коллектору силового транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, введен дополнительный транзистор, эмитгер которого подсоединен к аноду диода, коллектор подключен к первому выводу источника напряжения смещения, а база через резистор соединена с коллектором дополнительного транзистора.