Магнитно-транзисторный ключ

СОЮЗ СОВЕТСНИКСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 И 9) (11) Н 03 К 7/60 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОБРЕТЕНИ СТВУ Бюл.ажник и Ю тае 2533,понии У 5 /60, 1977 ство СССР17/60, 1982. свиде Н 0СТОРНЫЙ КЛЮЧосится к радиользоваться в ус кого регулиров чения для форм ка с управляем йство содержит вания импульсов т лительностью, Ус 4 ОПИСАНИЕ И А ВТОРСКОМУ СВИДЕ(54) МАГНИТНО-ТРАНЗ (57) Изобретение от технике и может исп ройствах автоматиче ния различного назн силовой транзистор 1, трансформатор3 тока с обмотками 2, 8 и 11, нагрузку 4, шину 5 питающего напряжения,управляющий транзистор 6, общую шину 7,входную шину 9, резисторы 10 и 15,дополнительный трансформатор 13 токас обмотками 12 и 14, Принцип действияключа основан на формировании двухстадийного процесса выключения транзистора 1 и характеризуется полнымрассасыванием заряда пассивной области базы транзистора 1 к моменту формирования среза коллекторного тока.Изобретение обеспечивает высокую надежность работы магнитно-транзисторного ключа при воспроизводимости егов массовом производстве, 1 ил.Изобретение относится к радиотехнике и может испольэсвдться в устройствах автоматического рс гулиронанияразличного назначения - для получения5импульсов тока с управляемой длительпостыл,Цель изобретения - повышение надежности функционирования,Нд чертеже представлена принципиальная электрическая схема магнитнотранзисторного ключа.Магнитно-транзисторый ключ содержит силовой транзистор 1, коллектор которого черс.э первичную обмотку 2 трансформатора тока 3 подключен к нагрузке 4, шину 5 питающего напряжения, управляющий транзистор 6 и общую ппьну 7. Бяэа транзистора 1 соедин нд с одним иэ выводов обмотки 8 трансформатора 3 тока, другой вывод которой подключен к общей шине 7, Входная шина 9 соединена с базой управляющего транзистора 6 и подключена также к генератору угравляющих импульсов не показан), Один вывод резистора 10 соединен с шиной 5, а второй вывод - с первым выводом управляющей обмотки 1 трансформдтора 3. Второй вылоп управляющей обмотки 11 соединен с коллектором транзистора 6 через первичную обмотку 12 дополнительного трансформатора 13 тока, вторичная обмотка 14 которого включена последовдтельно в цепь нагрузки 4. Па 35 ралпельвс с 1 бмотке 12 ключен дополнитев.иь,й рс.зистор 15, предотвращающий чрезмерно большой выброс напряжения нд коллекторе транзистора 6.1;инпип действия предлагаемого мягнитно-транзисторного ключа основан цд формировании двухстддийного процесса выключения силового тоднзисторд, ня первой стадии которого эмиттерный псвеход транзистора остается открытым,45 д ток базы линейно умень 1 пдется, причем длительность стадии превь 1 шает вр мя рассасывания заряда пассивной области базы. Вследствие этого к началу второй стадии силовой транзистор50 1 выходит из насыщения при рассосавшемся заряде пассивной области базы и выключение его коллекторного тока происходит эа минимальное время независимо от степени предшествующего на 55 сьппения. В исходном закрытом состоянии магнитно-транзисторного ключа транзистор 1 закрыт, д транзистор 6 опкрыт током, поступдющим на его базу по шине 9 от генератора управлявших импульсов. Коллекторный ток трявэис тора 6 протекает по обмоткам 12 и 11, вызывая, намагниченное состояние сердечников трансформаторон 13 и 3.Отрицательный фронт управляющего импульса на шине 9 переводит транзистор 6в закрытое состояние, и начинается перемегничивание сердечников трансформатора 13 и 3 из исходного состояния. Вследствие самоиндукции в обмотках трансформаторов,13 и 3 появляются выбросы напряжения. Выброс напряжения в обмотках 12 и 14 неоказынает существенного влияния напроцессы в ключе, поскольку вызывает появление тока в замкнутой цепи; обмотка 12 - резистор 15, Выброс напри . жения в обмотке 8 открывает силовой транзистор 1, вследствие чего в обмотке 2 появляется ток коллектора транзистора 1, который ускоряет перемагничивание сердечника трднсфор- матора 3 и вызывает увеличение тока в обмотке 8 и увеличение тока базы транзистора 1. Описанный регенс рати- ный процесс приводит к полному открыванию транзистора 1 и его насышенип 1. Одновременно коллекторный ток транзистора 1 протекает по обмотке 14, Но при включении обмотки 14 ток приостанавливает перемегничивание с.рдечника трансформатора 13, начавшееся после выключения коллекторного тока транзистора 6. После достижения насыщения в транзисторе 1 его коллекторный ток определяется только электрическими характеристиками нагрузки 4, а ключ остается в открытом состоянии до поступления положительного фронта управляющего импульса на шину 9, С приходом положительного фронта управляющего импульса на шину 9 транзистор 6 открывается, но коллекторный ток его в первый момент времени остается равным примерно нулю благодаря реакции индуктивного сопротивления обмотки 12 трансформатора 13,С этого момента начинается первая стадия выключения силового транзистора 1, в течение которой транзистор11 сохраняет состояние насыщения. Поскольку ток коллектора транзистора 1 и обмотки 4 на рассматриваемой стадии процесса остается неизменным,трансформатор 13 выполняет на этой стадии роль индуктивности, Формирующей линейно нарастающий ток коллекто 1330747ра транзистора . 1 ротекание линейно нарастающего тока коллектора транзистора Ь через обмотку 11 при неизменном токе обмотки 2 трансформатора5 3 вызывает формирование линейно падающего тока обмотки 8 и базы транзистора 1. Уменьшение тока базы сипово о транзистора 1 при неизменном коллекторном токе сопровождается уменьшением избыточного заряда базы и главным образом заряда пассивной области базы, Поскольку длительность рассматриваемой первой стадии выключения транзистора 1 превышает длительность рассасывания заряда пассивной области базы транзистора, распределение заряда в базе оказывается близким к распределению установившегося статического режима, Поэтому к моменту выхода 20 транзистора 1 иэ насьпцения избыточный заряд его базы практически отсутствует. В момент времени выхода трацзистора 1 из состояния насыщения заканчивается первая и начинается вторая 25 стадия выключения силового транзистора 1, для которой характерен регецеративцый механизм Формирования тока базы, Уменьшение коллекторного тока транзистора 1 вызывает уменьнеие то- З 0 ка в обмотке 2 трансформатора тока 3 и в обмотке 14 трансформатора 13, который на рассматриваемой стадии процесса выполняет роль дифференциального трансформатора, в течение корот 35 кого интервала времени поддерживающего неизменной величину 40 где 1 - ток коллектора транзистора 1;1 - ток коллектора транзистора 6;УЬ - количество витков в обмотках12 и 14 трансформатора 13.аВследствие соответствующего включеция обмоток 14 и 12 при уменьшении тока обмотки 14 ток обмотки 12 увеличивается и протекание этого тока через обмотку 11 трансформатора 3 вызывает уменьшение тока в обмотке 8.Кро ме того, уменьшение тока в обмотке 2 также уменьшает ток обмотки 8 и базы транзистора 1. Описываемый механизм положительной обратной связи обуславливает лавинообразное уменьшение тока 55 базы транзистора 1 и такое же лавинообразое увеличение тока обмотки 11. Начиная с определенного значения тока обмотки 11, результирующее действце токов всех обмоток трацсформатора 3 проявляется в намагничивании его сердечника к исходному сстоянию, а ток обмотки 8 при этом меняет направление и вызывает полное рассасывание заряда базы силового транзистора 1. После рассасывания заряда базы транзистора 1 завершается выключение транзистора 1, а протекание тока коллектора транзистора 6 через обмотки 12 и 11 спустя еще некоторое время завершает намагничивание сердечников трансформаторов 13 и 3 в исходное состояние и обеспечивает готонность магнитно-транзисторного ключа к поступлению следующего отрицательцого фронта управляющего импульса на шину 9,Причем индуктивность 1, обмотки 12,коэффициент связи К между обмоткамии коэффициент трансформации и дополнительного трансформатора 13 определяются соотношениями1 У1, = (1-3) - ; К " (0,05-0,7);пгде 1 - номинальный ток управляющейобмотки;ь - время рассасывания заряда впассивной области базы сипового транзистора;1 - номинап:цй ток коллекторасилового транзистора.Таким образом, магнитно-транзисторный ключ характеризуется полцым рассасыванием заряда пассивной области базы силового транзистора к моменту формирования среза коллекторного тока и независимостью длительности среза коллекторного тока от степени насыщения силового транзистора, вследствие чего параметры среза коллекторного тока оказываются нечувствительными к разбросу коэффициента усиления тока базы силового транзистора и достигает", высокая надежность работы при воспроизводимости в массовом производстве,Формула изобретенияМагнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, коллектор которого через первичную обмотку трансформатора тока соединен с первым выводом нагрузки, эмиттер - с эмит133074 Составитель Л. БегянРедактор М.Педолуженко Техред М.Ходанич Корректор М, Шароши Заказ 3592/56 Тираж 901 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул. Проектная, 4 тером управляющего транзистора и общей шиной питающего напряжения, база - с первым выводом базовой обмотки трансформатора тока, второй выводкоторой подключен к общей шине питающего цапряжения, база управляющеготранзистора соединена с входной шиной, резистор, один вывод которогоподключен к другой шине питающегонапряжения, второй вывод соединен с 10первым выводом управляющей обмоткитрансформатора тока, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования, в него введен дополнительный трансформатор тока и резистор, причем коллектор управляющего транзистора черезпервичную обмотку дополнительноготрансформатора тока соединен с вторым выводом управляющей обмотки трансфоратора тока, вторичная обмоткадополнительного трансформатора подключена между вторым выводом нагрузки и другой шиной питающего напряжения, а параллельно первичной обмотке дополнительного трансформатора тока включен дополнительныйрезистор.