Транзисторный ключ

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 3985 3 К 17/6 ТЕНИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ(71) Ленинградский ордена ТрудовогоКрасного Знамени институт точноймеханики и оптики(56) Авторское свидетельство СССРВ 409377, кл . Н 03 К 17/60, 1974 .Кабелев Б. В. Сетевой однотактныйВИП с накопительным дросселем.ЭТВА /. Под ред. Ю. И. Конева - М.:Радио и связь, 1981, вып. 12, с. 4753, рис. 2.(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в регуляторах напряжения, усилителях мощности, инверторах тока и напряженияЦель изобретения - повышение КПД транзисторного ключа за счетуменьшения мощности, рассеиваемой насиловом транзисторе во включеннойсостоянии и при выключении. Для этого в устройство, содержащее силовойтранзистор 1, усилитель 2 мощности,диоды 3 и 4, источник 5 тока, демпфирующую цепь 6, введены блок 7 задержки, элемент 8 ЗАПРЕТ, нелиней.ный элемент 9. В качестве элементаможет быт Устройств щую 10, 1 напряжени пряжения, Усилитель ,питель 16 горы 17 и 12398 ь использован стабилитрон.о также включает шины. об и 12 первого источникая, 14 второго источника навходную 15, нагрузку 13.2 мощности содержит усипостоянного тока, транзис разного типа проводимос. 55ти, резисторы 19 и 20. Источник 5тока содержит транзисторы 21 и 22одного типа проводимости, транзистор23 другого типа проводимости, резистор 24. Блок 7 задержки содержитпороговый элемент 25, конденсатор26, резистор 27,Элемент.8 ЗАПРЕТ выполнен на элементахИ-НЕ 28 и 29.2 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, в регуляторах напряжения, усилителях мощности, инверторах тока и напряжения.Цель изобретения - повышение КПД транзисторного ключа за счет уменьшения мощности, рассеиваемой на силовом транзисторе во включенном состоянии и при выключении.На фиг. 1 представлена схема транзисторного ключа; на фиг. 2 - эпюры напряжений и токов на выходе отдельных элементов транзисторного ключа,Транзисторный ключ содержит силовой транзистор 1, например, сос- тавной транзистор, выполненный по схеме Дарлингтона, усилитель 2 мошности, первый 3 и второй 4 диоды, источник 5 тока, демпфирующую цепь 6, блок 7 задержки, элемент ЗАПРЕТ 8 и нелинейный элемент 9, например стабилитрон, причем коллектор силового транзистора 1 соединен с первыми выводами первого диода 3 и демпфирующей цепи 6, эмиттер подключен к общей шине 10, а база - к выходу усилителя 2 мощности, первый и второй питающие выводы которого соединены соответственно с первой 11 и второй 12 шинами первого источника напряжения, второй вывод первогодиода 3 подключен к первому выводу второго диода 4 и первому выходу источника 5 тока, второй вывод демпфирующей цепи б через нагрузку 13 со-.единен с шиной 14 второго источника напряжения, база силового транзистора 1 через нелинейный элемент 9 подключена к первому входу источника 5 тока, второй вход которого сое. динен с выходом элемента ЗАПРЕТ 8,( первый вход которого подключен квходной шине 15 и первому входу блока. 7 задержки, второй вход которогосоединен с общей шиной 10, второй 5 вход элемента ЗАПРЕТ 8 подключен квходу усилителя 2 мощности и выходублока 7 задержки, второй выход источника 5 тока соединен с вторымвыводом второго диода 4 и с первой 1 О шиной 11 первого источника питанияусилитель 2 мощности содержитусилитель 16 постоянного токадватранзистора 17 и 18 разного типапроводимости, два резистора 19 и15 20, причем вход усилителя 16 постоянного тоК- подключен к входу усилителя 2 мощности коллекторы транзисторов 17 и 18 через соответствующиерезисторы 19 и 20 соединены с пита-20 юшими выводами усилителя 16 постоянного тока и усилителя 2 мощности,базы транзисторов 17 и 18 объединеныи подключены к выходу усилителя 16постоянного тока, эмиттеры транзисторов 17 и 18 объединены и подключены к выходу усилителя 2 мощности.Источник 5 тока содержит первый21 и второй 22 транзисторы одноготипа проводимости, которые включеныпо схеме птокового зеркала ,третийтранзистор 23 другого типа проводимости и резистор 24, причем эмиттерыпервого 21 и второго 22 транзисторов объединены и подключены к вто рому выходу источника 5 тока, первыйвыход которого соединен с коллектором первого транзистора 21, базакоторого подключена к базе и коллектору второго транзистора 22 и коллек тору третьего транзистора 23 базакоторого соединена с первым входомисточника 5 тока, второй вход которо239855 КПД предлагаемого транзисторного ключа вышее, чем у известньж транзисторньж ключей за счет уменьшения мощности, рассеиваемой на силовом транзисторе во включенном состоянии и при выключении. 45 50 55 го через резистор 24 соединен с эмиттером третьего транзистора 23.Блок 7 задержки содержит пороговый элемент 25, конденсатор 26 и резистор 27, причем выход порогового элемента 25 соединен с выходом блока 7 задержки, первый вход которого через резистор 27 подключен к входу порогового элемента 25 и первому выводу конденсатора 26, .второй вывод которого соединен с вторым входом блока 7 задержки.Элемент ЗАПРЕТ 8 выполнен на двух элементах И-НЕ 28 и 29, причем выход первого элемента И-НЕ 28 соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ 8, первый вход которого подключен к первому и второму входам второго элемента И-ИЕ 29, выход которого подключен к первому входу первого элемента И-НЕ 28, второй вход которого соединен с вторым входом элемента ЗАПРЕТ Я. Транзисторный ключ работает следующим образом,Входной сигнал (фиг. 20 ), посту пающий на входную шину 15, проходя через блок 7 задержки, сдвигается во времени на величину й -1 усиливается усилителем 2 мощности и в виде напряжения управления (фиг. 2 Г) подается на базу силового транзистора 1. Одновременно с этим входной(фиг. 2 Я) и задержанный (фиг, 2 г) сигналы напряжение на входе порогового элемента 25 характеризуется 3 эпюрой фиг. 20) поступают соответственно на первый и второй входы элемента ЗАПРЕТ. 8 (напряжение на выходе элемента И-НЕ 29 характеризуется эпюрой фиг. 2 д), на выходе которого 4 формируется низкий уровень напряжения (фиг. 2 д), разрешающий по первому входу работу источника 5 тока(форматока коллектора транзистора23 приведена на фиг. 2 ж). На второй вход источника 5 тока поступает потенциал, равный разности падения на переходе база - эмиттер насыщенного силового транзистора 1 и падения напряжения на нелинейном элементе 9. Поскольку напряжение база - эмиттер силового транзистора 1 несет информацию о величине его коллекторноготока, то параметры нелинейного элемента 9 и источника 5 тока выбираются таким образом, чтобы на выходе источника 5 тока устанавливалась необходимая величина тока для заданного О 5 20 25 30 5 0 времени задержки, обеспечивающая не.зависимость относительных потерьмощности на выключение в силовомтранзисторе 1 от величины тока нагрузки 3.Таким образом, перед выключениемсилового транзистора 1 на временноминтервале, равном времени задержки,через него и диод 3 протекает ток(фиг. 2 з), приводящий к накоплениюизбыточного заряда в базе последнего. Поэтому с момента подачи запирающего сигнала на базу силовоготранзистора 1 до момента восстановления запирающих свойств диода 3падение напряжения на диоде 3 порядка одного вольта и потенциал коллектора силового транзистора 1 фиксируются на уровне, равном сумме напряжения первого источника напряжения, подключенного в шине 11, ипрямого падения напряжения на диоде4. Поскольку эта величина существен-,но меньше напряжения второго источника напряжения, подключенного к шине 14, то формируется благоприятнаятраектория выключения силового транзистора 1 и существенно снижаютеякоммутационные потери в нем при включении.Регулировка же тока через диод 3(фиг. 23) в функции тока коллектора силового транзистора 1 (фиг. 2 и)приводит к регулированию избыточногозаряда, накапливаемого в диоде 3, аследовательно, и времени задержкинарастания напряжения на силовомтранзисторе 1 (фиг. 2 К) лишь на время, необходимое для спада коллекторного тойа (фиг. 24) до нуля, чтопозволяет дополнительно уменьшитьпотери мощности в силовом транзисторе 1,Формула изобретения Транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, усилитель мощности, первый и второй диоды, источник тока, демпфирующую цепь, входную шину, коллектор силово,о транзистора соединен с первыми выводами первогоСоставитель Д, Иванов андор Техред Н.Бонкаяо Корректор Л. Патайто тета СССРкрытийнаб, д,каз 3408/56ВНИИПИ Тираж 816енного ком одписное Государс делам изо Москва, Ж п ретении и о 35, Раушска 13 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,диода и демпфирующей цепи, эмиттерподключен к общей шине, а база - квыходу усилителя мощности, первыйи второй питающие выводы которогосоединены соответственно с первойи второй шинами первого источниканапряжения, второй вывод первогодиода подключен к первому выводувторого диода и первому выходу источника тока, второй вывод демпфирующей цепи через нагрузку соединен сшиной второго источника напряжения,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения КПД, в него введены блок задержки, элемент ЗАПРЕТ .и нелинейный элемент, а источник тока снабжен первым и вторым входами, причем база силового транзистора через нелинейный элемент подключена к первому входу источника тока, второй вход которого соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ, первый вход которого подключен к входной шине и перво,му входу блока задержки, второй вход 1 О которого соединен с общей шиной, второй вход элемента ЗАПРЕТ подключен к входу усилителя мощности и выходу блока задержки, второй выход источника тока соединен с вторым выводом 15, второго диода и с первой шиной первого источника напряжения.