Транзисторный ключ

СО)ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 177 А 1 П 9) 51)5 Н 03 К 17/ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ТЕНТНО САН Б СКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ В(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро автоматизации тяжелого металлорежущего оборудования72) Г, В, Рязановский и Я. В. Чупин (56) 1.Иванов-Цыганов А. И. и др. Источники вторичного электропитания приборов СВЧ, Мрадио и связь, 1989, с. 102, рис, 4.35.2. Ромащ Э. М, и др, Высокочастотный транзисторные преобразователи, М.: Радио и связь, 1988, с.72, рис. 3,14.(54) ТРАНЗИСТ 57) Испол ьзова к преобразовате использовано в Сущность изоб жит формирова вой транзистор РНЫИ КЛЮЧие: изобретение относится льной технике и может быть ранзисторных инверторах етения: устройство содер ель 1 базового тока, сило , два диода 3 и 4. 1 ил,Изобретение ОтноситсЯ к преабразава тельной технике и может быть использовано в транзисторных инверторах,Известен транзисторный ключ, содержащий формирователь базового тока, силовой и дополнительный транзисторы, Формирователь подключен первым выводом к базе силового транзистора, а вторым выводом к базе дополнительного транзистора, Коллектор дополнительного транзистора соединен с эмиттером силового транзистора, а эмиттер дополнительного транзистора подключен к третьему выводу формирователя базового тока. Коллектор силового транзистора и эмиттер дополнительного транзистора служат для подключения нагрузки 111.Недостатками известного ключа являются повышенные потери за счет наличия дополнительного транзистора и услокнение формирователя базового тока, чта повышает стоимость транзисторного ключа.Наиболее близким к предлагаемому является транзисторный ключ, содержащий Формирователь базового тока и силовой транзистор. Первый выход формирователя подключен к базе силового транзистора, а второй выход - к эмиттеру силового транзистора, При этом коллектор и змиттер силового транзистора служат для подклочения к нагрузке. Формирователь базового тока обеспечивает в базе силового транзистора отпирающий (втекающий) и запирающий (вытекающий) ток путем приложения к базаэмиттерному переходу силового транзистора положительного и отрицательного напряжений 2 Д,Недостатком известного транзистсрнаго ключа является то, что в процессе выключения силового транзис;ара па база-эмиттерному переходу протекает выключающий (рассасывающий) ток базы, та обуславливает неравномерное распределение коллекторного тока в структуре транзистора при вь 1 ключении, "факусируац 1 ее действие базового тока" и в сво:а очередь провоцирует втоаичный пробой силового транзистора при выключении. Это сужае область безопасной работы силовага транзистора и понижает мощность транзисторного ключа.Цель изобретения - повышение мащчости транзисторного ключа,Поставленная цель достигается тем, чта в известный транзисторный ключ, содержащий формирователь базового тока и силовой транзистор, к базе которого подключен первый вывод формирователя базового така, введены два диода, при этом первый диод подключен анодам к эмиттеру силава 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 го транзистора, а второй диод соединен катодом с коллектором силового транзистора, катод первого диода соединен с анодом второго диода и подключен к второму выводу формирователя базового тока, притом коллектор силового транзистора и объединенные, катод первого диода и анод второго диода являются силовыми выводами транзисторного ключа, причем соотношение между параметрами формирователя базового тока и силового транзистора характе- РИЗУЮтСЯ ЗаВИСИМОСтЬЮ 1 б 1 к.макс ГДЕ б -С-) .) величина запирающего тока формирователя базового така: 1 к.макс величина максимальнога тока коллектора силового транзистора,На чертеже представлена схема таанзистарного ключа.Транзисторный ключ содержит формирователь 1 базового тока, силовой,транзистор 2, первый диод 3 и второй диод 4. К базе 5 силового транзистора 2 подключен первый вывод 1 формирователя 1 базового тока, анод б первого диода 3 подключен к эмиттеру 7 силового транзистора 2, катод 8 второго диода 4 соединен с коллектором 9 силового транзистора 2, катод 10 первого диода 3 соединен с анодом 11 второго диода 4 и подключен к второму выводу 11 фармирователя 1 базового така.Коллектор 9 силового транзистора 2 и абьедине ные катод 10 первого диода 3 и анод 11 второго диода 4 являются силовыми вывадэми транзисторного клоча и предназначены для г 1 адклачения к нагрузкене показа (а),Формирователь 1 базового тока может быть выполнен па известным схемам при УСЛОВИИ ОЬЕСПЕЧЕ 1 ИЯ ЗаВИСИМОСТИ 1 б 1 к.макс-)21В гачестве силового транзистора 2 может быпгь применен, например, транзистор КТ 839 А, в качестве первого диода 3, например, КД 2999 А или другой высококачественный диод с малым временем и таком восстановления, в качестве второго диода 4 может быть применен высокочастотный диод с оаратным напряжением, согласованным с напряжением используемого силавага транзистора 2, в данном случае, например, КД 2 ОБ или аналогичныи,Транзисторный ключ работает следующим образам,В исходном состоянии формирователь базового тока ФБТ) 1 формирует отпираюР)щий ток базы г )б, втекающий в базу 5 силовага транзистора (СТ)2 и протекающий по цепи: первый вывод ФБТ 1 - база 5 СТ 2 - змиттер 7 СТ 2 - диод 3 - второй вывод 11 ФБ 1. Силовой транзистор СТ 2, включен и1780177 5 10 15 20 25 30 35 40 Составитель О,МузыченкоТехред М.Моргентал Корректор Т,Палий Редактор И.Савина Заказ 4441 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета поизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 в нем протекает ток нагрузки 1 н по цепи: нагрузка - коллектор 9 СТ 2 - эмиттер 7 СТ 2 - диод 3 и далее в нагрузку. Диод 4 закрыт, СТ 2 находится в определенной степени насыщения.Процесс выключения протекает следующим образом.Формирователь 1 ба)зового тока формирует запирающий ток б, причем его велиЧИНа боЛЬШЕ Тока НаГРУЗКИ 1 н, Т,К. 1 н 1 кмакс где 1 к,макс - величина максимального тока коллектора СТ 2, аб 1 кмакс,Согласно 1 закону Киргоффа первый диод 3 закрывается, ток в нем, а следовательно, и в эмиттере 7 СТ 2 равен нулю. Коллектор - базовый переход СТ 2 насыщен и находится, в проводящем состоянии. Второй диод 4 открыт и по немУ пРотекает ток 1 д, Равный Разности б и тока нагрузки 1 н, при этом в коллектор 9 СТ 2 протекает токк1 б. Ток н протекает по цепи; нагрузка - коллектор 9 СТ 2 - база 5 СТ 2 - вывод ФБТ 1, вывод 11 ФБТ 1, далее в нагрузку, Восстанавливающий, выключающий ток 1 Нб протекает по коллектор - базовой структуре транзистора в течение времени рассасывания, которое определяся избыточным зарядом и величиной тока 1 б и может быть существенно сокращено за счет формирования б,Это представляется возможным за счет введения вррого диода, который позволяет увеличить б за счет увеличения 1 д по отношению к току нагрузки 1 н на значительную величину. При этом время рассасывания не зависит от величины тока нагрузки 1 н и определяется только возможностями ФБТ 1 формировать требуемую величину Рб, При увеличении Рб время выключения СТ 2 уменьшается и не зависит от 1 н, Это повышает быстродействие транзисторного ключа.По мере восстановления коллектор - базового перехода СТ 2 и роста на нем напряжениЯ втоРой ДИОД 4 выключаетсЯ (1 д=-О) запирающий ток 1 б ФБТ 1 уменьшается до(- величинын(1 к=1 н) и далее до нуля вместе с током нагрузки. СТ 2 выключен. ток нагрузки 1 н равен нулю,В течении всего процесса рассасывания и собственно выключения СТ 2 ток в эмиттере 7 СТ 2 отсутствовал, что обуславливает отсутствие в процессе выключения и рассасывания вторичного пробоя силового транзистора СТ 2, за счет устранения концентрации тока в эмиттере и фокусирующего действия эмиттер - базового тока, При этом область безопасной работы силового транзистора расширяется практически до своих предельно возможных границ: по Току до 1 к.макс И НаПряжЕНИЮ ДО 1.кбо ЭТО В свою очередь существенно повышает мощность транзисторного ключа,Формула изобретения Транзисторный ключ, содержащий формирователь базового тока и силовой транзистор, к базе которого подключен первый вывод формирователя базового тока, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения мощности, введены два диода, первый диод подключен анодом к эмиттеру силового транзистора, а второй диод соединен катодом с коллектором силового транзистора, катод первого диода соединен с анодом второго диода и подключен к второму выводу формирователя базового тока, коллектор силового транзистора и обьединенные катод первого диода и анод второго диода являются силовыми выводами устройства, причем соотношение между параметрами формирователя базового тока и силового транзистора характеризуется зависимо- СТЬЮ 1 б)1 к,макс, ГДЕ 1 б ВЕЛИЧИНа ЗаПИРа(- ющего тока формирователя базового тока, 1 к.макс - величина максимального тока коллектора силового транзистора.