Транзисторный ключ

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 178665 К 17/60 505 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(21) 4912956/21 (22) 19.02.91 (46) 07,01.93. Бюл. М (72) В.В.Омельченко ков, В,А,Куделя, Е.Б (56) 1. Коссов О.А. У транзисторах в режи Энергия, 1971, с.,992. Алексанян А Мощные транзисто шенной частоты, - 1989, с, 157. С.Г.Арнаут, В.Д.ТепляАфанасьев и Н,М,Янчук силители мощности на ме переключений. - М.: А., Ьальян Х.Р. и др. ные устройства повы- Л.; Энергоатомиздат,2(57) Изобретение относится к бесконтактным переключающим устройствам с использованием полупроводниковых транзисторов и предназначено для использования в ключевых схемах автоматики, а также может найти применение в схеме коммутаторов бесконтактных двигателей постоянного тока. Сущность изобретения. устройство содержит транзисторы 1, 2, 8, 9, резисторы 10, 11,12, 13, симметрирующий трансформатор 3 с четйрьмя обмотками 4, 5, 6, 7, входы источника управляющего сигнала 15 и питания 14, 1 ил.Изобретение относится к промышленной автоматике, в частности к бесконтактным переключающим устройствам с использованием полупроводниковых транзисторных,ключей,Известен транзисторный ключ, содержащий соединенные параллельно одноименными выводами транзисторы и введенные в эмиттерную цепь каждого из транзисторов балластные резисторы 1);Недостатком этого транзисторного клюца являются большие потери мощности в балластных резисторах, сопротивление которых должно быть значительным для обеспечения необходимого выравнивания токов.Известен транзисторный ключ, содержащий два подсоединенных параллельно к общей нагрузке силовых транзистора и симметрирующий трансформатор, обмотки которого соединены между собой последовательно-согласно и включены между эмиттерами транзисторов и общей шиной 2, Этот транзисторный ключ по техницеской сущности и решаемой задаче является наиболее близким кизобретению. Его недостаток - низкая. надежность. Указанный недостаток обусловлен включением обмоток симметрирующего трансформатора, по которым проходит ток нагрузки транзисторов клюца, в база-эмиттерные цепи транзисторов. Последнее приводит при обрыве коллекторной цепи транзистора, вопервых, к искажению передних и задних фронтов импульсов. тока на выходе транзисторного ключа за счет возникновения ЭДС самоиндукции в обмотке трансформатора во время открывания и закрывания оставшегося транзистора и вследствие этого работы транзистора в активном режиме на части полупериода управляющих импульсов. Это ведет к резкому возрастанию потерь энергии в транзисторе, и снижению надежности ключа, Во-вторых, при указанной выше неисправности второй транзистор не может работать в ключевом режиме без включения дополнительных высокоомных резисторов в цепь управления транзисторами. Иначе происходит шунтирование его база-эмиттерного перехода база-эмиттерным переходом отключенного транзистора, падение напряжения на база-эмиттерном переходе которого значительно меньше падения на база-эмиттерном переходе работающего транзистора,Цель изобретения - повышение надежности транзисторного ключа.Цель достигается тем, цто в транзисторный ключ, содержащий два подсоединен зистора, общая точка первичной обмотки подключена к нагрузке, одноименные выво ды первичных и вторичных обмоток по от 15 20 35 ская схема предложенного устройства 40 45 50 55 25 30 ных параллельно к общей нагрузке силовых транзистора и симметрирующий трансформатор с двумя первичными обмотками, соединеннымии междусобой последовательно-согласно, введены две вторицные обмотки трансформатора, деа дополнительных транзистора и четыре редельности подключены соответственно к коллекторам и базам силовых транзисторое, два других вывода вторичных обмоток через коллекторы и эмиттеры дополнительных транзисторов подключены к эмиттерам силовых транзисторов, базы силовых и дополнительных транзисторов попарно через два последовательно включенных резистора соединены между собой, а общие точки каждой пары упомянутых резисторов подсоединены к выводам для подключениясоответственно источника насыщающего иуправляющего сигнала. Отсутствие в патентной и технической литературе сведений по выполнению заяв-. ляемого устройства в целях достижения описанного выше эффекта показывает новизну взаимосвязи между совокупностью его существенных признаков и положительным эффектом, что обеспечивает существенное отличие этого изобретения от всех известных устройств аналогичного назначения. На чертеже представлена электричеУстройство содержит силовые транзисторы 1 и 2, симметрирующий трансформатор 3, имеющий первичные обмотки 4, 5 и вторичные обмотки 6, 7, дополнительные транзисторы 8 и 9, резисторы 10 - 13, входы 14 и 15 для подключения соответственно к источникам насыщающего и управляющего сигналов, Общая точка последовательно-согласно соединенных первичных обмоток 4 и 5 подключена к нагрузке. Начала первичной обмотки 4 и вторичной обмотки 6 подключены соответственно к коллектору и базе транзистора.1, а концы первичной обмотки 5 и вторичной обмотки 7 - к коллектору и базе транзистора 2, конец обмотки 6 и начало обмотки 1 подключены соответственно к коллекторам транзисторов 8 и 9, эмиттеры транзисторов 1, 2, 8 и 9 соединены между собой и подключены к общей шине. Базы транзисторов 1 и 2 соединены между собой через последовательно включенные резисторы 10 и 11, а базы транзисторов 8 и 9 - через последовательно включенные резисторы 12 и 13, общей точки пар резисторов1786652 с я тем, что, с целью повышения надежности, трансформатор снабжен двумя вторичными обмотками, введены два дополнительных транзистора и четыре резистора, общая точка первичных обмоток подключена к нагрузке, одноименные выводы первичных и вторичных обмоток по отдельности подключены соответственно к коллекторам и базамсиловых транзисторов, два других вывода вторичных обмоток через коллекторы и эмиттеры дополнительных транзисторов подключены к эмиттерам си- ловых транзисторов, базы силовых и дополнительных транзисторов попарно через два последовательно включенных резистора со 35 40 45 единены между собой, а общие точки каждой пары упомянутых резисторов подсоединены к выводам для подключения соответственно источника питания и управляющего сигнала. 50 Составитель В,ОмельченкоТехред М,МоргенталКорректор М,Андрушенко Редактор Заказ 256 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 10, 11 и 12, 13 подключены соответственнок входам 14 и 15,Транзисторный ключ работает следующим образом,На вход 15 подаются импульсы положительной полярности от широтно-импульсного модулятора, которые управляют работойдополнительных транзисторов 8 и 9, Приналичии импульса на входе 15 транзисторы8 и 9 открываются и шунтируют база-эмиттерный переход силовых транзисторов 1 и2, которые эа счет этого находятся в отсечке.В нагрузке при этом тока нет. При отсутствии импульса на входе 15 транзисторы 8 и 9закрываются, и по цепи управления силовых транзисторов течет ток управления, который приводит силовые транзисторы внасыщение. По нагрузке течет ток через открытые транзисторы 1 и 2, причем токи вколлекторных цепях этих транзисторов выравниваются за счет наличия первичных обмоток 4 и 5 симметрирующеготрансформатора,Если при подаче импульса на вход 15"один из силовых транзисторов, например 1,закрывается раньше другого, то весь токнагрузки в этот момент течет по открытомутранзистору 2 через первичную обмотку 5трансформатора 3, При этом на вторичныхобмотках 6 и 7 наводится ЭДС самоиндукции плюсом в начале и минусом в концеобмоток. ЭДС обмотки 6 практически всяприложена к закрытому транзистору 1; пл юсом - к базе, а минусом - к эмиттеру иудерживает его в отсечке. Таким образом втранзисторном ключе устранено рассогласование во времени закрывания силовыхтранзисторов.При обрыве коллекторной цепи одногоизсиловыхтранзисторов,напримертранзи-.стора 1, транзисторный ключ работает следующим образом. При наличии импульса навходе 15 силовой транзистор 2 закрыт засчет шунтирования его база-эмиттерного. перехода открытым транзистором 9. Ток внагрузке отсутствует. При отсутствии импульса на вхбде 15 транзисторы 8 и 9 закрыты, По база-эмиттерным цепямтранзисторов 1 и 2 течет ток, и транзистор2 приоткрывается. Через первичную обмот 5 10 15 20 25 30 ку 5 течет ток, и на вторичных обмотках 6 и7 наводится ЭДС самоиндукции плюсом вначале и минусом в конце обмоток. Эта ЭДСпрактически вся приложена к закрытым коллектор-эмиттерным переходам транзисторов 8 и 9; ЭДС обмотки 6 - плюсом кэмиттеру и минусом к коллектору транзистора 8, а ЭДС обмотки 7- плюсом к коллекторуи минусом к эмиттеру транзистора 9. Поддействием падения напряжения на закрытых транзисторах 8 и 9 база-эмиттерныйпереход транзистора 1 закрывается, а транзистор 2 полностью открывается и входит внасыщение, По нагрузке течет требуемый повеличине ток,Таким образом, предложенная схематранзисторного ключа позволяет значительно повысить надежность его работы.Помимо использования по прямому назначению в схемах автоматики предложенный транзисторный ключ может найтиприменение также в бесконтактных двигателях постоянного тока,Формула изобретенияТранзисторный ключ, содержащий дваподсоединенных параллельно к общей нагрузке силовых транзистора и симметрирующий трансформатор с двумя первичнымиобмотками, соединенными между собой последовательно сЬгласно, о т л и ч а ю щ и й- .