Тиристорный ключ

 

Союз Советсиик

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ЙЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

744988 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (51) М. Кл.

Н 03 К 17/72 (22) Заявлено 12.01.7 6 (2I ) 2312798/18-2 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень М 24

Дата опубликования описания 30.06.80

Гасударственный комитет по делан изобретений н открытий (53) УДК 621...382(088.Я (72) Авторы изобретения

Н. М. Беленьков и Е. Е. Малицкий (7! ) Заявитель (54) ТИРИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

Изобретение относится к области импульсной техники и переключающим устройствам с S -образной характеристикой на основе диодных и триодных тиристоров, предназначенных для использования в цепях электронной техники, автоматики и телемеханики.

Известен полупроводниковый переключающий прибор — диодный тиристор, способный переключаться из состояния низкой то проводимости (закрытое) в состояние высокой проводимости (открытое) при приложении к электродам прибора напряжения определенной полярности и величины, превышающей величину напряжения включения, являющегося одним из основных электрических параметров диодных тиристоров 111 .

В известном переключателе напряжение включения значительно изменяется не тллько в диапазоне температур, но даже в нормальных условиях, что обусловлено физическими пршшипами, положенными в основу его работы, и технологическими особенностями, изготовления.

Известен также полупроводниковый переключатель — тиристорный ключ, с фиксированным значением величины напряжения включения, стабильным в достаточно широком температурном диапазоне представляющий собой сочетание триодного тиристора со стабилитроном в цепи управления, катод которого электрически соединен с анодом триодного тиристора 12).

Подобная схема включения стабилитрона в цепь управления триодного тиристора позволяет получить тиристорный ключ с практически не меняющимся, заранее заданным значением напряжения включения при изменении температуры окружающей среды, однако этот переключатель обладает недостаточной чувствительностью и устойчивостью к эффекту сЬ/gP

Цель изобретения — повышение чувствительности в широком диапазоне температ)ре

Указанная цель достигается тем, что тиристорный ключ, содержащий основной тиристор и основной стабилитрон катод

7 44с 88

55 которого подключен к аноду основного тиристора, а анод — к его первому управляющему электроду, снабжен дополнительным стабилитроном, при этом катод основного стабилитрона соединен с катодом допол5 нительного тиристора, анод которого соединен с анодом основного тиристора, а вторые управляющие электроды тиристоров, электрически связанные с их базами,,соединены между собой с катодом дополнительного стабилитрона, анод которого соединен с первым унравляющнм электрдом: дополнительного тиристора.

Напряжение стабилизации дополнительного стабилитрона должно превышать напряжение стабилизации основного стабилитр она.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема тиристорного ключа. 20

Ключ содержит основной тир»стор 1, шунтируюший резистор 2, основной стабилитроп 3 и дополнительные стабилитрон

4 и тиристор 5.

При реализации тиристорцого ключа в

25 качестве основного 1 и дополнительного

5 тиристоров использованы эксперимоптальные образцы четырехвыводных переключающих приборов — тотродных тиристсров, с управлением по rl -базе, шунтируюший резистор 2 типа МЛТ-О,5 сопротивчением 200-500 Ом, основной стабилитрон

3 типа Д814Д с напряжением стабилизации 13,5 В, дополнителыцяй стабили рон типа Q8168 с напряжением стаб»лизации ЗЗВ. В качестве составляющих эле"ментов тиристорного ключа могут быть использованы и другие типы полупроводниковых приборов, обеспечивающие получение требуемых характеристик.

Принцип работы тиристорного ключа состоит в следующем: напряжение источника питания включенного последовательно с нагрузкой, подается на электроды

Л и К тиристорного кл1оча. Полярность напряжения такова, что плюс источника питания соединен с анодами тиристоров.

При величине напряжения на электродах

Л и К тиристорного ключа, не превышающей суммы значений величин напряжений стабилизации обоих стабилитронов 3 и 4, тиристорный ключ находится в закрытом состоянии и ток через него определяется суммарным током утечки составляющих его 9Jieмен х Ов»

Увеличение напряжения источника питания до значения, при котором происходит совместный пробой последовательно включенных стабилитронов 3 и 4, приводит к резкому лавинообразному нарастанию тока через управляюший электрод дополнительного тиристора 5. При увеличении этого тока до значения,, равного току включения дополнительного тиристора 5, этот тиристор переключается в открытое состояние.

Импульс тока протекает при этом через управля1ощий электрод основного тиристора

1, переключая его в открытое состояние.

Напряжение на тиристорном ключе падает до значения, равного остаточному напряжению 1, а тир»стор 5 переключается в закрытое состояние.

Из описанного выше принципа действия тиристорного ключа видно, что такие его электр»ческие параметры, как напряжение включения и ток включения определяются соответственно суммарным напряжениям пробоя последовательно включенных стабилитронов 3» 4 и значением тока управления тиристора 5, образуюшпм ток запуска. Сстаточное напряжение тиристорного ключа и ток удержания — минимальное значение тока через т»ристорный ключ в открытом состоянии — определяются, параметрами тиристора 1. При выборе составляющих элементов тиристорного ключа необходимо принимать во вниман»е то обстоятельство, что напряжение переключения тиристоров 1 и 5 из закрытого состояния в открытое превышало суммарное налряжепие пробоя стабилитропов 3» 4 в требуемом температурном диапазоне.

Для повышения чув.твительности и устойч»вост» тиристорного ключа к эффекту ди (3< стабипитрон 3 целесообразно выбрать с минимальным значением емкости, предпочтительно в несколько раз меньшей емкости тирлстора 5, поскольку ток в пепи запуска при наличии импулссных помех или резком нарастании напряжения на электроде Л определяется суммарной емксстью элементов, составляюших цепь запуска тпристорного ключа.

С учетом этого обстоятельства предпочтительно, чтобы напряжение стаб»лизации стабилитрона 4 по крайней мере превышало напряжение стабилизации стабилитрона 3, так как р-д -переходы с боль— шими пробивными напряжениями имеют меньшую емкость, в сравнении с низковольтными p--q-переходами. Кроме того, это позволит, не ограничивая снизу соп— ротивленис нагрузки, повысить устойч»вость тиристорного ключа к эффекту ОИ/

С Ь за счет увеличения, тока спрямления

7449

5 тиристора 1, поставив резистор 2 большей величины.

Подключение катода стабилитрона 4 к управляющим выводам, соединенным с о -базой тетрадных тиристоров, улучшает температурный коэффициент напряжения включения тиристорного ключа вследствие компенсирующего действия последовательно включенных эмиттерных р-и -переходов тетрадных тиристоров. о

Указанная схема может быть реализована средствами современной полупроводниковой техники как монолитный интегральный модуль.

Применение предложенного тиристорного ключа позволит также упростить многие технические решения в импульсной электронной технике за счет устранения усиливающих и помехозашишаюших каскадов. Значительная величина отношения тока удержания к току включения, которая может быть получена у такого тиристорного ключа, позволяет повысить рабочую частоту и стабильность импульсных устройств. 25

Фор мула изобретения

Тиристорный ключ, содержащий основной тиристор, шунтируюший резистор и ос88

6 новной стабилитрон, катод которого подключен к аноду основного тиристора, а анод — к его первому управляющему электроду, отлич аюшийся тем, что, с целью увеличения чувствительности в широком диапазоне температур, он снабжен дополнительным тиристором и дополнительным стабилитроном, при этом катод основного стабилитрона соединен с катодом дополнительного тиристора, анод которого соединен с анодом основного тиристора, а вторые управляющие электроды тиристоров, электрически связанные с их базами, соединены между собой и с катодом дополнительного стабилитрона, анод которого соединен с первым управляющим электродом дополнительного тиристора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Беленьков Н. М. и др. Электронная промышленность. Научнотехнический сборник. М., 1974, Ло 4, с. 40.

2. Патент США % 3427512, кл. 317-235, опублик. 1969 (прототип).

Составитель Н. Медведева

Редактор E. Караулова Техред М. Петко Корректор С. Шомак

Заказ 3683/16 Тираж 995 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4