Устройство для управления составным ключом

Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов преобразователях напряжения,Цель изобретения - повышение5быстродействия и КПД,На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства (один извариантов по полярности используемыхтранзисторов)10Устройство содержит первый 1 (высоковольтный) и второй 2 (низковольт,ный) силовые транзисторы, четыре управляющих транзистора 3-6, пять дио,дов 7-11, пять резисторов 12-16, 5конденсатор 17, первый 18 и второй19 источники питания, блок 20 управления, выходные шины 21 и 22.Транзисторы 1 и 2 (составной ключ)соединены последовательно и включенымежду шинами 21 и 22, База транзистора 3 через диод 7 подключена к коллектору транзистора 1 и через резистор 12 - к первому выводу источника 18, с которым соединены через 25резистор 13 коллектор транзистора 3и через встречно-включенный диод 8эмиттер транзистора 3, который подключен к базе транзистора 1.30Транзисторы 2 и 3 - разного типа проводимости, базы которых объединены и через резистор 14 подключены к ,первому выводу блока 20, эмиттеры транзисторов 2 и 3 объединены и под,ключены к базе транзистора 2, кол 35 ;лектор транзистора 2 через диод 1 ,подключен к базе транзистора 1, коллектор транзистора 3 через резистор 15 подключен к первому выводУ источ ника 19, вторые разноименные выводы источников 18 и 19 подключены к эмиттеру транзистора 2 и второму выводу блока 20.Конденсатор 17 шунтирует выводы 45 источника 18. База транзистора 6 через резистор 16 подключена к первому выводу блока 20, эмиттер - к первому выводу источника 18, а коллектор через диод 9 - к коллектору транзистора 1, Коллекторно-эмиттерный переход транзистора 6 зашунтирован встречно-включенным диодом 10.Устройство работает следующим образом,1 редположим с выхода блока 2055 подается отпирающее управляющий переход транзистора 4 напряжение. В этом случае транзисторы 1-4 открыты, а транзисторы 5 и 6 закрыты. Ток эмиттера транзистора 3, разветвляясь, протекает через диод 1, силовые переходы транзистора 4, управляющий переход транзистора 2, управляющий переход транзистора 1, силовые переходы транзистора 2, При этом падение напряжения на силовых переходах транзистора 2 можно определить из выражения:Цкэ = кэ+ + Ъэ+("н -"Бэгде Пкзг кэ15 ээх.1 - падение напряженийна переходах коллектор-эмиттер транзисторов 2 и 4, переходов база-змиттертранзисторов 1 и 2,диода 11,При работе устройства в режиме,близком к нулевому току, величинанапряжения (Пп -1 Уз,) - положительнаяи по величине л 0,1-0,3 В, так какна диоде 11 в этом случае напряжение - 0,8-1,0 В, а падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 1 - 0,7 В. При работе устройства в режиме с током, близким кмаксимально допустимому току коллектора силовых транзисторов 1 и 2, величина напряжения (Ин -13,)становитсяотрицательной, порядка - 0,1-0,2 В,так как с увеличением тока коллекторападение напряжения И,возрастает вбольшей степени за счет модуляциитока базы.Следовательно, падение напряженияна транзисторе 2 в режиме максимальных токов меньше, чем у известного,и меньше потери, т,е. КПД выше. Вто же время при малых токах транзистор 2 находится в граничном режиме,чем минимизируется время рассасывания,При выключении на управляющийпереход транзистора 4 подается запирающее напряжение, при этом длительность процесса переключения напряжения конечна и имеет определенноевремя, Транзистор 4 запирается и отпираемся транзистор 6, Ток черезтранзисторы 1 и 2 возрастает на величину тока заряда диода 9 в качестве которого применяется соответствующим образом подобранный по временирассасывания и времени восстановле541766 ьчерез первый диод подключена к первому силовому выводу первого силовоготранзистора и через первый резисторк первому выводу первого источникапитания, с которым соединены черезвторой резистор первый силовой выводпервого управляющего транзистора ичерез встречно включенный второй диод - второй силовой вывод первогоуправляющего транзистора, которыйподключен к базе первого силовоготранзистора, второй и третий управля-,ющие транзисторы разного типа проводимости, базы которых объединены ичерез третий резистор подключены кпервому выводу блока управления, одноименные первые силовые выводы второго и третьего управляющих транзиста 20 ров объединены и подключены к базевторого силового транзистора, второйс.лавой вывод третьего управляющеготранзистора через четвертый резисторсоединен с первым выводам второго25 источника питания, вторые разноименные выводы первого и второго источников питания подключены к второму силовому выводу второго силового тран-.зистора и второму выводу блока управления, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения быстродействия и КПД, введены четвертый управляющий транзистор и конденсатор,который шунтирует выводы первого источника питания, база четвертого управляющего транзистора через пятыйрезистор подключена к первому выводублока управления, первый силовой вывод - к первому выводу первого источника питания, а второй силовой выводчерез третий диод - к первому силовому выводу первого силового транзистора, силовые выводы четвертого управляющего транзистора зашунтирова 45 ны встречно включенным четвертым дио"дом, второй силовой вывод второго управляющего транзистора через пятыйдиод подключен к базе первого силавого транзистора,ния обратного сопротивления диод,Следующим этапом является отпираниетранзистора 5 и запирание транзистора 2. Потенциал обоих силовых выводов транзистора 1 оказывается значительно выше потенциала базы, поэтому происходит активное запираниеобоих переходов,Значительную часть тока на этапе восстановления обратного сопротивления транзистора 1 принимает на себя диод 9. При этом КПД использования диода 9 выше, чем в известных схемах, так как заряжается он сравнительно небольшое время, порядка 1 мкс, в паузе между снижением управляющего напряжения на базе транзистора 4 и моментом выключения транзистора 2, и в нем рассеивается незначительнаямощность. Оканчивается процесс выключения транзисторов 1 и 2 процессомвосстановления обратного сопротивления диода 9 при полностью закрытыхсиловых транзисторах 1 и 2, Длительность этого этапа полностью определяется барьерной емкостью и емкостьюмонтажа перехода транзистора 1, таккак длительностьэтапа восстановления диода 9 существенно меньше,Таким образом, предлагаемое уст-,ройство имеет более высокий КПД иповышенное быстродействие по сравнению с известным,Формула изобретения Устройство для управления составным ключом, содержащее первый и второй силовые транзисторы, которые соединены последовательно и включены между первой и второй выходными шинами, три управляющих транзистора, пять диодов, четыре резистора, блок управления, два источника питания, база первого управляющего транзистора Составитель Г. Терешина Редактор М. Бланар Техред Л,Олийнык Корректор М. 111 арошиЗакаЛ 289 Тираж 670 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101