Транзисторный ключ

ТЕНИ Ь ЛКЭТР,; .,(46 (71 есоюзног нститута научн желез (72) и Г.Б (53) (56) ЯоАв 9 149 о СССР,1985.СССР1987. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 4398318/24-2128.03,8807,08.90, Бюл, М 29Уральское отделение Всо-исследовательского инодорожного транспортаБ.А. Солдатов, В,Г. ТалиповСолдатов621.382 (088.8)Авторское свидетельств2134, кл. Н 02 М 3/335торское свидетельство9474, кл. Н 03 К 17/60(57) Изобретение относится .к импульсной технике и может быть использовано для коммутации силовой нагрузки,снапример, индуктивього характера.Цель изобретения - ювышение надежности работы ирасширение области применения. Для этого в устройство введены транзистор 21 и резисторы 12, 15 и 22 Устройство содержит силовой транзистор 1, управляющие транзисторы 7, 8, трансформатор 3 тока с первичной обмоткой 2 и вторичными обмотками1, 13, диоды 10, 16, 19, резисторы 18, 20, 9. На чертеже также показаны шина 5 питания, шина 23 управления, на" грузка 4, демпфирующая цепь 6. Введение транзистора 2 1 и резисторов 15,.22 и 12 делает независимым количество витков в обмотке 13 от количества витков в обмотке 2 трансформатора 3 тока. 1 ил.Изобретение относится к импульснойтехнике, а именно к транзисторнымключам, предназначенным для коммутации силовой нагрузки, в частности например, индуктивного характера,Цель изобретения - повышение надежности работы, а также расширениеобласти применения для коммутациибольших токов при выбранном силовомтранзисторе.На чертеже приведена схема транзисторного ключа,Транзисторный ключ содержит силовой транзистор 1, в коллекторную цепь 15которого включены первичная обмотка2 трансформатора 3 тока, нагрузка 4(условно изображенная в виде трансформаторного.однотактного каскада) ишина 5. Параллельно коллектору и эмит теру транзистора 1 подключена демпфирующая цепь 6, служащая для формирования области безопасной работы этого транзистора. База транзистора 1соединена с эмиттером первого управляющего транзистора 7 и с коллекторомвторого управляющего транзистора 8,Коллектор транзистора 7 через резис"тор 9 соединен с шиной 5 и через об"ратновключенный диод 10 - с началомвключающей обмотки 11 трансформатора3 тока, конец которой через резистор,12, начало выключающей обмотки 13 иэмиттер транзистора 1 соединен с общей шиной 14. Эмиттер транзистора 8соединен через резистор 15 и прямовключенный диод 16 с концом выключающей обмотки 13, Конец включающей обмотки 11 соединен с вторым выводомконденсатора.17, первый вывод которо" 40го через резистор 18 соединен с базойтранзистора 8, которая через параллельно включенные диод 19 и резистор20 соединены с концом включающей обмотки 11, начало которой соединено сколлектором транзистора 21, база которого соединена с базой транзистора 8,. а эмиттер через резистор 22 - с анодом диода 16. База транзистора 7 под"ключена к шине 23 управления,Ключ работает следующим образом,Запертое состояние, транзистора 1характеризуется закрытым транзистором7.и отсутствием тока в нагрузке 4.При появлении положительного импульса на шине 23 управления открывается55транзистор 7. Через резистор 9 в баМу транзистора 1 подается начальныйИмпульс открывающего тока, Транзистор 1 открывается и остается в открытом и насыщенном состоянии (при наличии по" ложительного импульса управления и лкрытого состояния транзистора 7) за счет действия положительной обратной связи обмоток 2 и 11 трансформатора 3 тока. В нагрузке 4 появляется ток, дли тельность которого определяется длительностью импульса управления.Запертое состояние транзистора 8 обеспечивается низким напряжением выключающей обмотки 13 трансформатора 3 тока, падением напряжения на диоде 16, параллельно включенных диоде 19 и ре" зисторе 20, резисторе 18. Также при увеличении напряжения на выключающей обмотке 13 происходит более быстрое увеличение падения напряжения на резисторе 12 от прохождения тока открывания силового транзистора 1 от включающей обмотки 11. При этом падение напряжения на резисторе 12 вычитается из увеличивающегося напряжения на обмотке 13 трансформатора 3 тока. Следовательно, напряжение на базе транзистора 8 уменьшается, что обеспечивает запертое состояние этого тран зистора при наличии положительного им" пульса на шине 23 управления.После окончания действия положительного импульса на шине 23 управления транзистор 7 запирается. Прекращается базовый ток силового транзистора 1. Одновременно с этим напряжение на выключающей обмотке 13 повышается настолько, что открывается транзистор 8. Это приводит к тому, что в базу силового транзистора 1 начинает посту" пать запирающий (рассасывающий) ток. Одновременно с транзистором 8 открывается и транзистор 21, через который приходит ток, определяющий с помощью соотношения сопротивлений резисторов 15 и 22 ток, проходящий через транзистор 8. Тем самым осуществлятся ограничение запирающего тока силового транзистора 1 с целью исключения его отказа.В момент закрытия силового транзистора 1, когда прекращается его коллекторный ток, а следовательно, и ток через выключающую обмотку 13, разряжается через эмиттерно-базовый переход силового транзистора 1 конденсатор 17 для завершения рассасывания неосновных носителей в базовой структуре этого транзистора. Конденсатор 17 разряжается от суммариого падения напряженияформула и з о б р е т е н и яТранзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, трансформатор тока-, два управляющих транзистора, три диода, конденсатор, три резистора, эмиттер силового транзистора соединен с общей шиной, коллектор - с концом первичной обмотки трансформатора тока, начало которой через нагрузку подключено к шине питания, коллектор первого управляющего транзистора через первый резистор соединен с шиной питания, база - с шиной управления, а змиттер - с коллектором второго управляющего транзистора и с базой силового транзистора, начало включающей обмотки трансформатора тока соединено с анодом первого диода, катод которого подключен к коллектору первого управляющего транзистора, начало выключа- ющей обмотки трансформатора тока соединено с общей шиной, а конец - с катодом второго диода, анод которого подключен к первому выводу конденсатора, второй вывод которого соединен с концом включающей обмотки трансформатора тока и через параллельно соединенные третий диод и второй резистор - с базой второго управляющего транзистора, которая через третий резистор подключена к первому выводу конденсатора, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения надежности работы и расширения области применения, введены дополнительный транзистор и три резистора, база дополнительного транзистора соединена с базой второго управляющего транзистора, эмиттер которого через четвертый резистор подключен к первому выводу конденсатора, коллектор дополнительного транзистора соединен с началом включающей обмотки трансформатора тока, конец которой через пятый резистор подключен к общей шине, эмиттер дополнительного транзистора через шестой диод подключен к первому выводу конденсатора. 5 15841 на диоде 19 и база-эмиттерном переходе транзистора 8 до падения напряже" ния на база-эмиттерном переходе этого транзистора. При этом резистор 20 дает возможность базовому току снижать 5 ся не скачком, а линейно. После разряда конденсатора 17 закрывается транзистор 8, и он остается закрытым все последующее время до следующего момента запирания силового транзистора 1.Таким образом, в схеме транзисторного ключа при наличии положительного импульса на шине 23 управления за счет вычитания падения напряжения на резисторе 12 из напряжения на выключающей обмотке 13 трансформатора 3 тока исключается воэможность открытия транзистора 8, а следовательно, закрытия силового транзистора 1. Также за 2 О счет введения транзистора 21 и резис. торов 15 и 22 обеспечивается ограничение запирающего тока силового транзистора 1 и исключается возможность отказа силового транзистора, а также 25 появляется возможность прохождения большого коллекторного тока через силовой транзистор 1,Если бы транзистор 2 1 и резисторы 15 и 22 отсутствовали, то при увеличении коллекторного тока силового транзистора 1 увеличился бы ток через выключающую обмотку 13 трансформатора 3 тока, что может привести к пробою базо-эмиттерного перехода силового 1 35 транзистра 1 запирающим током при малом количестве витков в выключающей обмотке 13, Если увеличить количество витков в обмотке 13, то зто может при. вести к открыванию транзистора 8 при наличии в этот момент положительного импульса на шине 23 управления на ба- . зе транзистора 7. Следовательно, происходит недоиспользование силового транзистора 1 по коллекторному току. Наличие транзистора 21 и резисторов 15 и 22 делает независим количество витков в обмотке 13 от количества витков в обмотке 2 трансформатора 3 тока. Данные признаки повышают надежность работы транзисторного ключа и расширяют область его применения для комОО 6 мутации, больших токов при выбранном силовом транзисторе.