Транзисторный ключ

(51) 4 Н 03 К 17/60 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Новосибирский электротехнкий институт и Агрегатное которское бюро "Якорь"(56) Машуков Е,В, и дКонева Ю.И. Силовые тключи повышенного напА, М,: Радио и связь,с.183-194.Ландышев А.Б. изисторный ключ, ЭТКонева Ю Радвып, 13, -207.(54) ТРАНЗИТ (57) Изобрет тационной те ТОРНЫЙ КЛЮЧение относится к ко хнике, а именно к силоориым ключам, Целью изобется повышение КПД транвым транзис ретения явл нструк ключа за счет у ой мощности уира еньшен зисторногпотребляеТок базы ения изме- правилового транзист дным транзисторо остабилизируюшим 9 в зависимости оэффициента усил истора 1. 1 з,п ется в яемым то орами 8,тра р. Под ред, ранзисторные ряжения, ЭТ 1984, вып,1 т тока н илони вого тран1 ил,др. Силовой транв А, Под редио и связь, 1982,.И. М. с.203 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИзобретение относится к электротехнике, а именно к электроннымустройствам управления элементамиавтоматических систем и вторичных источников питания. 5Целью изобретения является увеличение КПД за счет уменьшения мощности управления в широком диапазонетемператур,На чертеже приведена электрическаясхема устройства.Транзисторный ключ содержит силовой транзистор 1, коллектор которогосоединен с выходной клеммой 2 и катодом диода 3 обратной связи, а эмиттер через резистор 4 соединен с минусовой шиной источника питания ивыходной клеммой 5, База силовоготранзистора 1 соединена с эмиттеромвходного транзистора 6 и через первый шунтирующий резистор 7 с минусовой шиной источника питания. Базатранзистора 6 соединена с анодом диода 3 обратной связи, коллекторамитокостабилизирующих транзистоцов 8,9 и через второй шунтирующий резистор 10 с минусовой шиной источникапитания,-Эмиттер транзистора 8 соединен с базой транзистора 11 и базой30транзистора 9, база-эмиттерный переход которого шунтирован резистором12, а эмиттер через резистор 13 соединен с плюсовой шиной источника 14питания и через токоограничительныйдиод 15 с коллектором транзистора 6,35в цепи питания которого включен резистивный делитель, состоящий из резисторов 16, 17, точка соединения которых подключена к эмиттеру транзистора 11, коллектор которого соединенс базой транзистора 8 и через резистор 18 с управляющим входом 19,В случае необходимости в схемувводится полевой транзистор 20 ср-и переходом, сток которого соединен с базой силового транзистора 1,затвор через конденсатор 21 соединенс входом 19 управления и через резистор 22 с истоком и минусовои шиноиисточника питания,Транзисторный ключ работает следующим образом,При наличии сигнала "1" (У , == У) на входе 19 транзисторы 8, 9закрыты, транзистор 6 также закрыт,следовательно, закрыт и силовой транзистор 1, Потребление тока по цепипитания отсутствует, что позволяет испольэовать данный ключ в режимахплавного нарастания напряжения питания,При подаче на вход 19 "0" (У ,.=0) по цепи базы транзистора 8 через резистор 18 протекает ток, Падение напряжения на резисторах 12, 13от эмиттерного тока транзистора 8открывает транзистор 11, замыкаетсяотрицательная обратная связь, итранзистор 8 выходит на режим стабилизации тока, так как при увеличении тока эмиттера транзистора 8увеличивается падение напряженияна резисторах 12, 13, что вызываетдополнительное открывание транзистора 11, который уменьшит ток базытранзистора 8. Под действием токаколлектора транзистора 8 на резисторе 10 появится падение напряжения,которое откроет транзистор 6, Падение напряжения на резисторе 16 оттока коллектора транзистора б уменьшит ток коллектора транзистора 11,при этом транзистор 8 дополнительнооткроется и падение напряжения нарезисторе 12 увеличится, что ещебольше откроет транзистор 9 и какследствие транзистор 6, Процсссувеличения тока коллектора транзистора 9, а следовательно, и транзистора б будет продолжаться до техпор, пока не откроется диод 3, чтопроизойдет при условии, что напряжение на коллекторе силового транзисто 1ра 1 будет меньше напряжения на базетранзистора 6 на величину падения напряжения на диоде 3. Теперь увеличение тока коллектора транзистора 9не будет вызывать увеличение токатранзистора б. Схема придет к установившемуся режиму,В случае, если диод 3 не откроется, то при достижении максимальноготока коллектора транзистора 6 напряжение на резисторе 17 станет больше,чем напряжение на диоде 15, диод откроется и дальнейшее увеличение токаколлектора транзистора 9 прекратится,Схема придет к другому установившемуся режиму,При наличии в схеме транзистора 20 конденсатора 21, резистора 22 в исходном состоянии конденсатор 21 зарядится до величины напряжения источника питания, транзистор 20 открыт и своим малым сопротивлением сток - исток шунтирует база-эмиттер ный переход транзистора 1, поддерживая его в закрытом состоянии. При подаче на вход 19 уровня "0" транзистор 20 закрывается и не мешает рабо 5 те транзисторного ключаПри подаче .на вход "1" открытый полевой транзистор уменьшает время рассасывания носителей в базе силового транзистора 1.Таким образом, при изменении тока,10 протекающего через транзисторный ключ, будет изменяться падение напряжения коллектор - эмиттер силового транзистора, что вызовет большее или меньшее открывание входного транзистора, сигналом чего служит падение напряжения на резистивном делителе, При больпем открывании входноготранзистора падение на делителе большее. Так как коэффициент усиления р 20 силового и входного транзисторов очень сильно зависит от тока, протекающего через них, ток управления не имеет линейной зависимости от тока коллектора силового транзистора, 25что при индуктивной нагрузке, когдаток коллектора силового транзисторалинейно нарастает до максимальногозначения, имеет особое значениеКоэффициенты усиления р транзисторов на малых токах больше, чем намаксимальных, Таким образом, токуправления, необходимый для поддерживания в открьггом состоянии транзисторного ключа при линейном изменениитока нагрузки, меньше тока, вычисленногс при условии постоянства р, Данная схема изменяет ток управления сучетом конкретного значения коэффициентов усиления, которые зависят не 40только от тока силового транзистора,но и от температуры, Благодаря наличию отрицательной обратной связиизменение величины напряжения источ-ника питания не приводит к изменению 45тока управления, Таким образом, засчет уменьшения потребляемого тока,уменьшается потребляемая от источника питания мощность управления,Дополнительное введение полевоготранзистора позволяет уменьшитьвремя рассасывания носителей в базесилового транзистора,Формула изобретения 1,Транзисторный ключ, содержащий выходной силовой транзистор, резистивный датчик тока, включенный в цепь змиттера выходного сигнала транзистора, входной транзистор, эмиттер которого соединен с базой вь 1 ходного силового транзистора и первым шунтирующим резистором, а база - с вторым шунтирующим резистором, и управляющий транзистор, о т л и ч а ю щ и й " с я тем, что, с целью увеличения КПД за счет уменьшения мощности управления, в него ввечены диод отрицательной обратной связи, первый и второй токостабилизирующие транзисторы, токоограничительный диод, резистивный делитель и первый, второй, третий резисторы, причем база входного транзистора соединена с коллекторами первого и второго токостабилизирующих транзисторов и с анодом диода отрицательной обратной связи, катод которого соединен с коллектором выходного силового транзистора, эмиттер первого токостабилизирующего транзистора соединен с базой управляющего транзистора и базой второго токостабилизирующега транзистора, база-эмиттерный перехоц которого шунтирован первым резистора;, а эмиттерчерез второй резистор сое динен с шиной источника питания и через токоограничивающий диод с коллекторомвходного транзистора, в цепи питания которого включен резистивный делитель, средняя точка которого соединена с эмиттером управляющего транзистора, коллектор которого соединенс базой первого токостабилизирующеготранзистора и через третий резисторс входом управления,2,Ключ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что введен полевойтранзистор с р-п-перехадам, конденсатор и четвертый резистор, причемвыход полевого транзистора подключенпараллельно первому шунтирующему резистору, а вход шунтирован четвертымрезистором и через конденсатор подключен к входу управления,