Транзисторный ключ

 

(72) Автор иэобретеиия

В.А.Коровин (71) Заявитель (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛОЧ

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при коммутирующих устройствах постоянного тока с превышенной кратностью пускового тока к установившемуся значению.

Известен транзисторный ключ, содержащий выходной и входной транзисторы, дополнительный ключ, трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в коллекторную цепь выходного транзистора, вторичная — в коллекторную цепь входного транзистора, а дополнительная - к входу дополнительного ключа flJ.

Недостатками известного устройства являются большие габариты и низкая технологичность вследствие наличия трансформатора тока.

Кроме того, наличие дополнительного источника питания усложняет устройство и ограничивает область

его применения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является транзисторный ключ, содержащий выходной транзистор, входной транзистор, эмиттер которого подключен к

S базе выходного транзистора, дифферен" . циальный усилитель, первый вход которого подключен к коллектору выходного транзистора.

Кроме того, он содержит источник

1О эталонного напряжения, включенный между вторым входом дифференциального усилителя и источник напряжения сме- > щения, включенный в цепи коллектора входного транзистора Г21.

Недостатком данного устройства яв ляется сложность управления, так как для отключения выходного транзистора необходим управляющий сигнал, полярность которого противоположна полярности основного источника питания ключа, что неудобно при практической реализации устройСтва, при этом управляющий сигнал должен иметь

3 9306 большую мощность, чтоЬЫ скомпенсиро-! вать выходной ток дифференциального усилителя.

Кроме того, к недостаткам этого устройства следует отнести большую мощность, потребляемую от источника смещения при включении нагрузки с большой кратностью пускового тока.

Цель изобретения - упрощение схемы управления транзисторным ключом. 1р

Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный ключ, содержащий выходной транзистор, входной транзистор, эмиттер которого подключен к базе выходного транзистора, дифференци- 13 альный усилитель, первый вход которого подключен к коллектору выходного транзистора, дополнительно введен датчик тока, включенный между коллекторами выходного и входного транзисторов, RS-триггер, S-вход которого пОдключен к кОллектОру выхОднОГО транзистора, а R"вход — к выходу дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к коллектору входного транзистора, переключатель тока на два положения, первый вход которого подключен к шине управления устройством, втопой вход - к выходу Q5 -триггера, первый выход подключен к базе входного транзис30 тора, а второй выход — к базе выходного транзистора.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.

33

Транзисторный ключ содержит выходной транзистор 1, входной транзистор 2, эмиттер которого подключенк базе выходного транзистора 1, дифференциальный усилитель 3, первый вход которого подключен к коллектору выходного транзистора 1, датчик 4 тока, включенный между коллекторами выходного 1 и входного 2 транзисторов, R5 -триггер 5, 5 -вход которого 43 подключен к коллектору выходного транзистора 1, а 9 - вход - к выходу диф ференциального усилителя 3, второй вход которого подключен .к коллектору входного транзистора 2, переключатель 3В

6 тока, первый вход которого подключен к шине управления устройством, второй вход к выходу RG -триггера 5, а выходы - соответственно к базам выходного l и входного 2 транзисто- 55 ров.

Переключатель 6 тока содержит первый 7 и второй 8 транзисторы, эмит72 теры которых через резисторы 9 и 10 подключены к выходным шинам переключателя 6 тока, первый 11 и второй 12 элементы И, первые входы которых подключены к первому входу переключателя 6 тока, инвертор f3, вход которого подключен к второму входу переключателя 6 тока и второму входу первого элемента И 11, а выход подключен к второму входу второго элемента И 12, выходы первого 11 и второго 12 элементов И подключены соответственно к базам первого 7 и второго

8 транзисторов, коллекторы которых подключены к шине источника смещения.

Транзисторный ключ работает следующим образом.

В исходном состоянии на шине управления присутствует нулевой потенциал, в результате чего на выходе первого

11 и второго 12 элементов И устанавливается. нулевой потенциал. В этом случае первый 7 и второй Я транзисторы заперты, а; следовательно, заперты входной 2 и выходной 1 транзисторы. RC-триггер 5 устанавливается еди-, ничным потенциалом на его входах К и, поэтому при запертом состоянии выходного транзистора 1 высокий потенциал на его коллекторе устанавливает RC-триггер 5 в нулевое состояние. При этом ток в датчике 4 тока отсутствует и на выходе дифференциального усилителя 3 устанавливается нулевой потенциал, который не влияет на состояние RC-триггера 5.

При поступлении на шину управления единичного потенциала, на первых входах элементов И 11 и 12 появляется единичный потенциал вследствии того., что RS-триггера 5 находится в нулевом состоянии, на втором входе первого элемента И 11 присутствует нулевой потенциал, а на втором входе второго элемента И 12 - единичный.

Совпадение двух единичных потенциалов на входе второго элемента И 12 приводит к появлению сигнала íà его выходе, открыванию второго транзистора 8 и подаче открывающего тока на базу входного транзистора 2. Поэтому при первоначальном включении транзисторного ключа выходной 1 и входной 2 транзисторы используются по схеме составного ненасыщенного транзистора. В этом случае протекает максимальный, пусковой ток на9306?2

5 грузки, а ток, потребляемый от источника смещения невелик, так как равен пусковому току нагрузки, деленному на произведение коэффициентов усиления по току выходного 1 и входного 2 транзисторов.

Для составного ненасыщенного транзистора характерно повышенное остаточное напряжение, однако это обстоятельство не приводит к существен- IO ному ухудшению энергетических показателей устройства в виду кратковременности пусковых токов нагрузки. При протекании больших токов нагрузки выходной 1 и входной 2 транзисторы IS продолжают работать по схеме составного транзистора, так как ток в датчике 4 тока направлен от коллектора выходного транзистора 1 к коллектору входного транзистора 2, выходное рв напряжение дифференциального усилителя 3 равно нулю и RS. -триггер 5 остается в нулевом состоянии.

После окончания пускового режима ток нагрузки значительно уменьшается и выходного тока переключателя

6 тока оказывается достаточно для перевода выходного транзистора 1 в насыщенное состояние, так как отно" шение номинального тока нагрузки к Зр выходному току переключателя 6 тока становится меньше коэффициента усиления по току выходного транзистора

1. Выходной транзистор 1 невозможно перевести в насыщенное состояние подачей отпирающего тока на базу входного транзистора 2 при любом токе коллектора выходного транзистора 1, так как при приближении выходного транзистора 1 к состоянию насыщения, напряжение на его коллекторе уменьшается, и коллекторный переход входного транзистора 2 оказывается смещенным в прямом направлении. Поэтому отпирающий ток базы входного транзистора 2 через его коллекторный переход ответвляется в коллекторную цепь выходного транзистора 1, соответственно ток базы выходного транзистора 1 уменьшается, и он не может перейти в состояние насыщения.

Таким образом, сигналом о том, что ток нагрузки уменьшился до такой величины, при которой : возможно непосредственное насыщение выходного

S транзистора 1, служит изменение направления тока в коллекторной цепи входного транзистора 2.

Изменение направления тока в коллекторной цепи входного транзистора

2 изменяет полярность падения на-, пряжения на датчике 4 тока и приводит к появлению единичного потенциала на выходе дифференциального усилителя 3. В этом случае на R-входе RC-триггера 5 устанавливается единичный потенциал, а на S-входеI нулевой, так как выходной транзистор находится в состоянии, близком к насыщению. Поэтому R5-триггер 5 переключается в единичное состояние, запрещает прохождение управляющего сигнала через второй элемент И 12 и разрешает прохождение управляющего сигнала через первый элемент И 11

Зто приводит к переключению выходных токов переключателя 6 тока с ба-, зы входного транзистора 2 на базу выходного транзистора 1, который переходит в насыщенное состояние.

Ток через датчик направления 4 тока исчезает, RC-триггер 5 остается в единичном состоянии, так как на его

R- u S-входах устанавливаются нуле" вые потенциалы.

Если в насыщенном состоянии выходного транзистора l произошло значительное увеличение тока нагрузки, выходной транзистор 1 выходит из состояния насыщения, напряжение на его коллекторе, а следовательно, м на S-входе RS-триггера 5 увеличивается RS-триггеР 5 переключается в ну" левое состояние и устройство автоматически переходит s. режим работы с составным ненасыщенным транзистором.

Использование изобретения в устройствах управления транзисторными ключами, выполненными в виде интегральных или гибридных микросхем, позволит наряду с упрощением схемы расширить область его применения.

Формула изобретения

Транзисторный ключ, содержащий выходной транзистор, входной транзистор, эмиттер которого. подключен к базе выходного транзистора, дифференциальный усилитель, первый вход которого подключен к коллектору вы--ходного транзистора, о т л и ч а ющ и M c A тем, что, с целью упрощения схемы управления транзистор-. ным ключом, в него дополнительно введены датчик тока, включенный меж7 930672 8 ду коллекторами выходного и входного вход - к выходу КБ-триггера, первый транзисторов, RS-тригг р, S-вход выход подключен к базе входного транкоторого подключен к коллектору вы- зистора, а второй выход — к базе выходного транзистора, а R-вход - к ходного транзистора. выходу дифференциального усилителя, Источники информации, второй вход которого подключен к принятые во внимание при экспертизе коллектору входного транзистора, пе 1; Авторское свидетельство СССР реключатель тока на два положения, N 585605, кл. Н 03 K 17/60, 1977. первый вход которого подключен к ши- 2. Авторское свидетельство СССР не управления устройством, второй 10 lf 505128, кл. Н 03 К 17/04, 1976.

Составитель А.Бомко

Редактор M.ÄàíêàíèN Техред И.Рейвес корректор A.Äçÿãêo

Заказ 3528/83 Тираж 954 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Э филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4