Полупроводниковый ключ

: 3(59 ГОСУДМфОТВЕННЫЙ, КОМИТЕТ ССС , ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ИЯ Е ИЗОБРЕТ САН КА"ъа,(21) 3468266/18-.21 .;: диод, а к точке соединения коллекторов (22) 09. 0782 . . подключены первый вывод второго диода (46) 30. 10, 83, Бюл. Ж 40:;. .и.выходная клемма, усилитель мощнос (72). В, В. Машуков и В. В. Сергеев, ти,состоящий из первого и второго тран-. (71) Московский ораена Ленина и ор-.,:,. зисторов разной проводимости, базы кэ-. : дена Октябрьской Революции авнацнон- -:,: . тсрых подключены к входной клемме, ный институт им, Серго Орджоникидзе .. емиттеры через токоограничивающий ре. (53) 621.:314. 58 (088,8), ,;,: эистор - к базе составного транзистора, (66) 1. Авторское свидетельство. СССР :. а коллекторы - к первым клеммам со- М 879775; кл. Н 03 К 17/60, ": ответствующих йсточников напряжения, 11.11.79.: .: . : . при этом втораяклемма,одногоиэ ио 2,Электронная техника, в автомати: : точников и эмиттер составного транзиоке, Под ред. Ю,.И. Конева. Вып. 9 тора соединены.с общей шиной, .о т л и- М., "Советское радио"., 1977, с, . 172,.:" ч а ю щ и й с я тем, что, с целью по рис. 4 (прототип), ,: . вышения быстродействия, введен третий (54) (67) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ: :.: - диод, который соецинен .с одноименным ф , КЛЮЧ, сщержащий составной транзио,. : вторьпа выводом второго диода, второй тор,. выполненный. на двух транзисторах,клеммой другого источнйка напряжения и меМу базамй которых включен первый .:; эмиттером составного транзистора.ЮИзобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано вкачестве силового ключа в преобраэовательных устройствах различного назначения. 5Известен полупроводниковый ключ,содержащий транзисторы, два диода, токоограничиваюший резистор, входную ивыходную клеммы 1Недостатками известного ключа являются низкое быстродействие при включении и большие габариты и вес иэ-заналичия реактивных элементов (трансформатора и конденсатора).Известен также полупроводниковыйключ, содержащий составной транзистор,выполненный .на двух транзисторах, между базами которых включен первый диод,а к точке соединения коллекторов подклю. чены первый вывод второго диода 20и выходная клемма, усилитель мощности,состоящий иэ первого и второго транзисторов разной проводимости, базы которыхподключены к входной клемме, эмизтерычерез токоограничивающий резйстор - к 25базе составного транзистора, а коллекторы - к первым клеммам соответствующих источников напряжения,при этом вторая клемма одного иэ источников и эмиттер составного транзистора соединены с 30общей шиной 121Однако недостатком данного ключатакже является низкое быстродействие,обусловленное уменьшением скоростиспада коллекторного тока выходного тран- З 5зистора после запирания эмиттерного перехода иэ-за пассивного рассасыванияизбыточных носителей в коллекторной об-,ласти,40Бель изобретения - повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковый ключ, содержащий составной транзистор, выполненный .на двух транзисторах, между базами которых включен первый циоц, а к точке соединения коллекторов подключены первый вывоц второго диода и выходная клемма усилитель, мощности, состоящий1 . ф50 иэ первого и второго транзисторов разной проводимости, базы которых подключены к входной клемме, эмиттеры через токоограничиваюший резистор - к . базе составного транзистора, а коллекгог ры - к первым клеммам соответствующих источников напряжения, при этом вторая клемма одного из источников и . эмиттер составного транзистора соедине ь ны с общей шиной, введен третий диод,который соединен с одноименным вторымвыводом второго диода, второй клеммой другого источника напряжения иэмиттером составного транзистора.На фиг. 1 представлена электрическаясхема полупроводникового ключа, нафиг. 2 - временные диаграммы напряжений и токов (пунктирной линией длясравнения изображены переходные процессы в прототипе).Полупроводниковый ключ соцержитсоставной транзистор 1, выполненныйна двух транзисторах 2 и 3 напримерП-р-й.проводимости, между базами которых включен первый диод 4, а к точке соединения коллекторов подключен катод второго диода 5, усилитель 6 мощности, состоящий иэ первого транзис-,тора 711-р-Ь проводимости и второготранзистора 8 р р-р проводимости. Базы транзисторов 7 и 8 подключены квходной клемме 9, эмиттеры через то=коограничивающий резистор 10 - к .базесоставного транзистора 1, а коллекторы - к плюсовой клемме 11 отпирающего и к минусовой клемме 12 запирающего. источников напряжения, при этом.минусовая клемма источника отпирающего напряжения и эмиттер составноготранзистора 1 подключены к общей шине 13. Анод третьего диода 14 подкпючен к аноду второго диода 5 и плюсовой клемме 15 источника запирающегонапряжения, а катод - к эмиттеру составного транзистора 1, коллектор которого соединен с выходной клеммой 16.Полупроводниковый ключ работаетследующим образом,В момент изменения полярности сиг-.нала на входной клемме 9 с положительной на отрицательную (начало процессавыключения) закрывается транзистор 7,транзистор 8 открывается и от запирающего источника напряженйя протекаетток по цепи клемма 15 - диод 5 - переход база-коллектор транзистора 2 - резистор 10 - цепь эмиттер-коллектор .транзистора 8 - клемма 12. При этомактивно рассасываютсяизбыточные носители и коллекторной области транзистора 2 и его напряжение база - коллектор увеличивается (транзистор 2 выходит иэ области насыщения), После.этого ток от запирающего источниканапряжения начинает протекать по цепиклемма 15 - диод 5 - переход база-коллектор транзистора 3 - параллельновключ енные переход база-эмиттер тран1051716 Составитель И. форафонтдактор О, Сопко Техред Л.Пилипенко ктор А. Пои х раж 936 Пенного комитета СССРретений и открытийЖ, Раушская наб д, 4/ одпи:ное 674/57 Т НИИПИ Государспо пелам изо 11303 5, Москв тент" илиал П зистора 2 й диод 4 - резистор 10- цепь эмиттер.коллектор транзистора 8- клемма 12. При этом активно рассасываются избыточные носители в коллектор ной области силового транзистора 3, а транзистор 2 активно запирается. Такое состояние поддерживается в схеме до тех пор, пока не рассосутся избыточные носители в коалекторной области транэиотора 3 и напряжение коллектор-эмиттер 01 на нем не вырастет настолько, что диод 5 запирается. После этого ток от запирающего источника напряжения протекает по цепи клемма 15 - диод 14- переход база-амиттер силового трвнэио 5 тора 3- диод 4 (переход баэа-эмиттер транзистора 2 к этому моменту уже заперт) - резистор 10 - цепь эмиттер коллектор транзистора 8 - клемма 12,В случае использования составного . 20 транзистора на транзисторах р-Ьр проводимости полярность источников напря-жения и полярность включения диодов, атакже проводимость транзисторов усили- теля мощности меняются на обратные. 25 4В частном случае при небольшой вы-ходной мощности составной транзистор сдиодом, включенным между базами транзисторов, на которых выполнен составной транзистор, может быть заменен наодиночный транзистор средней мощности,Для эффективной работы ключа необходимо, чтобы прямое напряжение диода 5было меньше, чем прямое напряжение диода 14, поэтому можно в качестве диода 14 применять последовательное сое-динение двух диодов или выбрать диоды 5 и 14 с разными прямыми напряжениями.Таким образом, использование предлагвемого полупроводникового ключа позволяет уменьшить время переключения выходного транзистора до 3-4 мкс и повысить КПД до 95%.Тем самым существенно упрощаетсясхема устройства (упрощаются пепи за. щиты от "сквозных токов", формирования беэоцасных траекторий переключениявыходного транзистора), повышаютсяэкономичность и надежность,ород, ул, Проектная, 4