Транзисторный ключ

)4 Н 03 К 17/60 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А Бюл. У 1 Онаучно-исследоваут электромашиностроев автоматике3 п 9 М Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение может быть использовано в импульсных усилителях мощности и инверторах. Цель изобретения- повышение КПД эа счет снижения потерь мощности в цепи управления80, 1218458 А Устройство содержит выходной 1,вспомогательный 2 транзисторы одного типа проводимости и управляющиетранзисторы 3 и 4 другого типа проводимости, блок 5 гальваническойразвязки, блок 6 совпадения, инвертор 7, вентильный элемент 8, резисторы 9-12, общую шину 13, выходные шины 14 и 15, входные шины 16,17 и 18, шину 19 источника питанияи нелинейный элемент 20 /например,диод/. В описании представлены варианты схемы транзисторного ключа.Устройство повышает быстродействиеза счет форсирования рассасыванияизбыточного заряда в коллекторнойобласти транзистора 1. Помехоустойчивость повышается за счет уменьшения влияния динамических бросков тока, возникающих при коммутации управляющих транзисторов, на работу схемы управления. 4 з.п. ф-лы. 3 ил.12Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных усилителях мощности и инверторах.Цель изобретения - повышениеКПД транзисторного ключа путем снижения потерь мощности в цепи управления.На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого ключае, нафиг. 2 и 3 - варианты схем транзисторного ключа,Транзисторный ключ содержит выходной 1 и вспомогательный 2 транзисторы одного типа проводимости,.первый3 и второй 4 управляющие транзисторы другого типа проводимости, блок5 гальванической развязки, блок 6совпадения, инвертор 7, вентиль"ный элемент 8, четыре резистора 9 -12 и общую шину 13, причем эмиттервыходного транзистора 1 подключенк первой выходной шине 14 и черезвентильный элемент 8 - к второй выходной шине 15 и коллекторам выходного 1 и вспомогательного 2 транзисторов, база выходного транзистора 1 соединена с эмиттером вспомогательного транзистора 2, база которого подключена к первому выводупервого резистора 9, первый и второйвходы блока 5 гальванической развязки соединены соответственно с первой 16 и второй 17 входными шинами,а выход подключен к первому входублока 6 совпадения, выход и втОройвход которой соответственно соединены с входом инвертора 7 и третьейвходной шиной 18, выход инвертора 7через второй резистор 10 подключенк базе первого управляющего транзистора 3, эмиттер которого подключен к шине 19 источника питанияаколлектор - к первому выводутретьего резистора 11, первый выводчетвертого резистора 12 соединен свыходом блока 6 совпадения, а второй вывод подключен к базе второгоуправляющего транзистора 4, эмиттер и коллектор которого соединенысоответственно с шиной 19 источника питания и вторым выводом первогорезистора 9, второй вывод третьегорезистора 1 1 подключен к эмиттерувыходного транзистора 1, база которого соединена с общей шиной 13. Коллектор выходного транзистора 1 можетбыть подключен к второй выходнойшине 15 через линейный (например18458 ърезистор) или нелинейный (например диод) элемент 20ТРанзисторный ключ также содержит третий управляющий транзистор21, тип проводимости которого соответствует типу проводимости первого3 и второго 4 управляющих транзисторов, дополнительный транзистор 22,10 30 35 40 45 55 15 20 25 тип проводимости которого соответствует типу проводимости вспомогательного транзистора 2, пятый 23 и шестой24,резисторы, причем выход инвертора 7 через пятый резистор 23 подключен к базе третьего управляющего транзистора 21, эмиттер которого соединен.с шиной 19 источника пита-, ния, а коллектор через шестой резистор 24 подключен к базе дополнительного транзистора 22, коллектор и эмиттер которого соответственно соеди-. нены с базой и эмиттером вспомогательного транзистора 2.Кроме того, транзисторный ключ содержит четвертый управляющий транзистор 25, тип проводимости которого соответствует типу проводимости первого 3 и второго 4 управляющих транзисторов, диод 26, седьмой 27, восьмой 28 и девятый 29 резисторы, причем выход инвертора 7 через седьмойрезистор 27 соединен с базой четвертого управляющего транзистора 25,эмиттер которого подключен к шине19 источника питания, а коллекторчерез восьмой резистор 28 соединенс первыми выводами девятого резистора 29 и диода 26, вторые выводыкоторых соответственно подключены к общей шине 13 и коллектору выходного транзистора 1.Эмиттер каждого управляющего транзистора 3, 4, 21 и 25 может быть соединен через соответствующий дополнительный резистор 30-33 с шиной 19 источника питания и через соответствующий конденсатор .34 - 37 подключен к общей шине 13. Транзисторный ключ работаетследующим .образом. При подаче на первую 16 и вторую17 вхОдные шины (фиг. 1) включающих сигналов управления на выходе блока5 гальванической развязки устанавливается потенциал напряжения высокого уровня, который поступает на первый вход блока 6 совпадения, на выходе которого (при наличии на третьей входной шине 18, предназна ченной для дополнительного управле10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 ния ключом, например, выключение ключа при наличии аварийной ситуации потенциала высокого уровня напряжения) появляется потенциал низкого уровня напряжения в результате чего транзистор 4 открывается и . в цепи базы транзистора 2 появляется ток, приводящий к отпиранию тран,зистора 2, который включает транзистор 1.При наличии на первой 16 и второй 17 входных шинах выключающих сигналов управления или потенциала низкого уровня напряжения на третьей входной шине 18 на выходе 9 лока 6 сравнения устанавливается потенциал высокого уровня напряжения, в результате чего транзистор 4 запирается, что приводит к выключению транзистора 2. На выходе инвертора 7 устанавливается потенциал низкого уровня, в результате чего транзистор 3 отпирается и к базе-змиттеру переходу транзистора 1 прикладывается напряжение в запирающей полярности. При этом транзистор 1 выключается, Линейный или нелинейный элемент 20, включенный в цепь коллектора транзистора 1, обеспечивает снижение мощности, рассеиваемой на транзисторе 1, во включенном состоянии.Повышение быстродействия транзисторного ключа (фиг. 2) обеспечивается замыканием база-эмиттерногоперехода транзистора 2 в выключенном . состоянии с помощью дополнительного транзистора 22, управление которым осуществляется третьим управляющим транзистором 2 1, состояние проводимости которого синфазно с состоянием проводимости первого управляющего транзистора 3.Дальнейшее повышение быстродействия транзисторного ключа (фиг. 3) достигается форсированием рассасывания избыточного заряда в коллекторной области транзистора 1, для чего.коллектор транзистора 1 через диод 26 и четвертый управляющий транзистор 25, который работает синофазно с первым 3 и третьим 21 управляющими транзисторами, подключается к шине 19 источника питания при выключении транзистора 1.Помехоустойчивость транзисторного ключа может быть повышена путем уменьшения влияния динамических брос" ков тока, возникающих при коммутации управляющих транзисторов 3, 4, 21 и 25, на работу схемы управления через внутреннее сопротивление источника питания и сопротивление шины 19 источника питания,с помощью подключения эмиттеров управляющих транзисторов 3, 4, 21 и.25 к шине 19 источника питания через соответствующие резисторы 30 - 33 и конденсаторы 34 - 37, которые образуют интегрирующие цепи.В предлагаемом транзисторном,ключе КПД вышее, чем в известных транзисторных ключах вследствие снижения . потерь мощности в цепи управления, что достигается уменьшением числа база-змиттерных переходов составного транзисторавключаемых в цепь управления при включении ключа. формула изобретения 1. Транзисторный ключ, содержащий выходной и вспомогательный транзисторы одного типа проводимости, первый и второй управляющие транзисторы другого типа проводимости, блок галь-, ванической развязки, блок совпадения, инвертор, вентильный элемент, три резистора и общую шину, причем эмиттер выходного транзистора подключен к первой выходной шине и через вентильный элемент - к второй выходной шине и коллекторам выходного и вспомогательного транзисторов, база выходного транзистора соединена с эмиттером вспомогательного транзистора, база которого подключена к первому выводу первого резистора, первый и второй входы блока гальванической развязки соединены соответственно с первой и второй входными1 шинами, а выход подключен к первому входу блока совпадения, выход ивторой вход которой соответственносоединены с входом инвертора итретьей входной шиной, выход инвертора через второй резистор подключен к базе первого управляющеготранзистора, эмиттер которого подключен к шине источника питания, аколлектор - к первому выводу третьего резистора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияКПД, в него введен четвертый резистор, первый вывод которого соединенс выходом блока совпадения, а второйвывод подключен к базе второго управляющего транзистора, эмиттер1218458 По ИПИ Заказ 1138/60 Тир пое илиал ППП "Патент и коллектор которого соединены соответственно с шиной источника питания и вторым выводом первого резистора, второй вывод третьего резистора подключен к змиттеру выходного транзистора, база которого соединена с общей шиной.2, Ключ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что,коллектор выходного транзистора подключен к второй выходной шине через линейный или нелинейный элемент. 3. Ключ по пп, 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, он снабжен третьим управляющим транзистором, тип проводимости которого соответствует типу проводимости первого и второго управляющих транзисторов, дополнительным транзистором, тип проводимости которого соответствует типу проводимости вспомогательного транзистора, пятым и шестым резисто. рами, причем выход,инвертора через пятый резистор подключен к базе третьего управляющего транзистора, эмиттер которого соединен с шиной источника питания, а коллектор через шестой резистор подключен к базе дополнительного транзистора, коллектор и эмиттер которого соответственно соединены с базой и змиттеромвспомогательного транзистора.4, Ключ по пп. 1 - 3 о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия, он снаб-.жен четвертым управляющим транзистором, тип проводимости которого 1 О соответствует типу проводимостипервого и второго управляющих транзисторов, диодом, седьмым, восьмыми девятым резисторами, причем выход инвертора через седьмой реэис тор соединен с базой четвертогоуправляющего транзистора, змиттеркоторого подключен к шине источника питания, а коллектор через восьмой резистор соединен с первыми вы О водами девятого резистора и диода,вторые выводы которых соответственно подключены к общей шине и коллектору выходного транзистора,5, Ключ по пп. 1 - 4, о т л ивч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения помехоустойчивости, змиттер каждого управляющего транзистора через соответствующий дополнительный резистор соединен с шинойисточника питания и через соответствующий конденсатор подключен к общей шине.