Полупроводниковый ключ

(50 4 Н 03 К 7/6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Я ПИ ЕЛЬ ВТОРСНОМУ елях прощ юл. В 24в, Ю.Н. Стуло аэо нко 2 ( оннЮ хника в втомати -и. 9. нева, вы 1977, ехни еская пр вод, 198 сть Серия Элек с. 23.(п. ОВОДНИКОВЫЙ КЛЮ тение может быт ример, в импуль испол (х ус(56) Электрке/ Под реМ.: Советрис. 9.Электро Е ИЗОБРЕ т мощности. Цель иэобретения -у ение устройства эа счет уменьшения количества элементов. Полупроводниковый ключ содержит составной транзистор (Т) 1, Т 2 - 4 одного типапроводимости, Т 5 - 7 другого типапроводимости, компараторы 8 и 9,оптронный ключ 10, диоды 11 - 15,конденсаторы 16 - 18, резисторы19 - 25 и предохранитель 26. Компараторы снабжены входами стробирования.Для восстановления электронного кл(ча необходимо лишь заменить вьппедшийиз строя составной транзистор 1 ипредохранитель 26. 1 э.п. ф-лы,1 илИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных усилителях мощности, преобразователях частоты и автономнык инверторах тока и напряжения,Цель изобретения - упрощение полупроводникового ключа за счет уменьшения количества элементов.На чертеже представлена схемаполупроводникового ключа. Полупроводниковый ключ содержит составной транзистор 1, первый 2, второй 3 и третий 4 транзисторы одного типа проводимости, четвертый 5, пятый 6 и шестой 7 транзисторы другого типа проводимости, первый 8 и второй 9 компараторы, оптронный ключ 10, пять диодов 11 - 15, три конденсатора 1618, семь резисторов 19 - 25 и предохранитель 26. При этом первый и вто -рой выходы составного транзистора 1 подключены соответственно к выходной27 и общей 28 шинам, а вход через предохранитель 26 - к первому выводу 25 первого резистора 19, второй выводкоторого соединен с эмиттерами первого 2 и четвертого 5 транзисторов, базы которых подключены к коллектору пятого транзистора 6 и через второй ре - 30 зистор 20 соединены с коллектором четвертого транзистора 5 и первой шиной 29 питания. Коллектор первого транзистора 2 подключен к второй шине 30 питания, эмиттеру пятого транзистора 6 и через третий реэис - тор 21 к базе пятого транзистора 6 и одному выводу четвертого резистора 22, другой вывод которого соединен с выходом первого компаратора 8, вход 40 которого через оптронный ключ 10 под - ключен к шине 31 управления. Первый вывод первого резистора 19 через пятый резистор 23 подключен к входу второго компаратора 9, выход которо го соединен с базой второго транзистора 3 и через первый конденсатор 16 с базой третьего транзистора 4 и одним выводом первого диода 11, другой вывод которого подключен к общей шине 28. Входы стробирования первого 8 и второго 9 компараторов соединены соответственно с коллекторами второго 3 и третьего 4 транзисторов, эмиттеры которых подключены соответ 55 ственно через шестой 24 и седьмой 25 резисторы к общей шине 28.Эмиттер шестого транзистора 7 соединен с эмиттером четвертого транзистора 5 и через второй диод 12 с первым выводом третьего диода 13 и одним выводом второго конденсатора 17, дру - гой вывод которого подключен к общей шине 28, коллектору шестого транзистора 7 и одному выводу третьего конденсатора 18, другой вывод которого соединен с первым выводом четвертого диода 14 и через пятый диод 15 с входом второго компаратора 9. Второй вывод четвертого диода 14 подключен к второму выводу третьего диода 13, базе шестого транзистора 7 и второй шине 30 питания.Полупроводниковый ключ работает следующим, образом.В исходном состоянии входное напряжение полупроводникового ключа равно нулю, на выходе компаратора 8 присутствует напряжение положительной полярности, равное напряже - нию на второй шине 30 питания. Транзисторы 6,2 и 7 закрыты, транзистор 5 открыт, к переходам база - эмиттер составного транзистора 1 прикладывается обратное напряжение, удерживающее его в режиме отсечки. На выходе компаратора 9 присутствует напряжение = ОВ, при этом транзисторы 3 и 4 закрыты и входы стробирования компараторов 8 и 9 отключены от общей шины 28. Конденсаторы 17 и 18 заряжены примерно до напряжения на второй шине 30 питания.При изменении сигнала на шине 31 управления компаратор 8 перебрасывается в другое устойчивое состояние и на его выходе появляется напряжение, близкое к ОВ, Транзисторы 6 и 2 открываются, а транзистор 5 за - крывается.На выходе схемы управления и, со - ответственно, входе составного транэи ст ор а 1 присутствует напряжение положительной полярности. Составной транзистор 1 открывается и подклю - чает выходную шину 27 к общей шине 28. Транзистор 7 закрыт, Диод 12 закрыт, что предотвращает искажение выходного сигнала схемы управления. При величине тока через составной транзистор 1 меньше номинального значения напряжение на входе компаратора 9 меньше напряжения срабатывания, поэтому на его выходе присутствует напряжение, близкое к ОВ. При этом транзисторы 3 н 4 закрыты и входыстробирования компараторов 8 и 9 отключены от общей шины 28,Увеличение тока через составнойтранзистор 1, например, эа счет5уменьшения сопротивления нагрузкив его выходной шине 27 сопронождает -ся соотнетствующим увеличением напряжения на базе составного транзистора 1 относительно общей шины 28.При достижении током через составнойтранзистор 1 предельно допустимогозначения напряжение на нходе компаратора ранно напряжению срабатынания,что вызывает переброс компаратора 9 вновое устойчивое состояние. При этомна выходе компаратора 9 присутствуетнапряжение второй шины 30 питания.Транзистор 3 открывается и подключаетвход стробирования компаратора 8 че -рез резистор 24 на общую шину 28.Это приводит к стробированию компаратора 8 и на его выходе присутствуетнапряжение +Е, что приводит к отключению ключа на все время стробиронани я.Положительный перепад напряженияна выходе компаратора 9 дифференци -руется цепью, состоящей из нремязадающего конденсатора 6 и входного сопротивления транзистора 4, При этомтранзистор 4 открывается и подключаетстробирующий вход компаратора 9 через резистор 25 на общую шину 28.Это приводит к стробиронанию компара 35тора 9, и на его выходе присутствуетнапряжение +Е.По мере заряда конденсатора 16 базовый ток транзистора 4 уменьшается.При уменьшении тока до величины, недостаточной для открывания транзисто -ра 4, происходит закрывание последне -го и стробирование компаратора 9 пре -кращается. При этом компаратор 9 возвращается н исходное состояние. Тран - 45 зистор 3 при этом закрывается, и стробирование компаратора 8 также прекращается, вследствие чего разрешается прохождение управляющих сигналов с шины 31 управления.50 При пробое перехода коллектор база составного транзистора 1 напря - жение на его входе скачкообразно увеличивается до напряжения выходной шины 27, При этом на входе компаратора 9 напряжение скачком возрастает до величины +Е превышающей порог срабатывания компаратора 9. Последний переключается в новое устойчивое состояние, и происходит стробирова-. ние компараторов 8 и 9, что приводит к протеканию рассмотренных процессов.На эмиттерах транзисторов 2 и 5 напряжение скачком возрастает. При превьппении им величины напряжения +Е транзистор 7 открывается и ограничивает нарастание напряжения на эмиттерах транзисторов 2 и 5, на безопасном для схемы управления уровне (+Е+бэ 7).При этом через предохранитель 26 протекает ток. Предохранитель 26 рассчитывается на протекание тока управления, который во много раз меньше тока, возникающего при пробое перехода коллектор - база составного транзистора 1. Поэтому предохранитель перегорает и отключает схему управления от входа составного тран - зистора 1.Для восстановления полупронодникового ключа необходимо лишь заменить вьппедший из строя составной транзистор 1 и предохранитель 26.Предлагаемый полупроводниковый ключ проще известных транзисторных ключей, так как имеет меньшее количество элементов.формула и з о б р е т е н и яПолупроводниковый ключ, содержащий составной транзистор, первый, второй и третий транзисторы одного типа проводимости, четвертый и пятый транзисторы другого типа проводимости, первый и второй компараторы, оптронный ключ, первый диод, первый конденсатор, семь резисторов, первый и второй выходы составного транзисто" ра подключены соответственно к выход - ной и общей шинам, а вход через первый резистор соединен с эмиттерами первого и четвертого транзисторов, базы которых подключены к коллектору пятого транзистора и через второй резистор соединены с коллектором четвертого транзистора и первой шиной питания, коллектор первого транзистора подключен к второй шине питания, эмиттеру пятого транзистора и через третий резистор к базе пятого транзистора и одному выводу четвертого резистора, другой вывод которого соединен с выходом первого4067 10 15 20 Составитель Л. ИвановТехред М.Дидык Корректор Г. Решетннк Редактор Е. Копча Заказ 3207/54 Тираж 928 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 компаратора, вход которого черезоптронный ключ подключен к шине уп -равления, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения, первыйи второй компараторы снабжены входами стробирования, причем вход составного транзистора через пятый резистор подключен к входу второго компаратора, выход которого соединен сбазой второго транзистора и черезпервый конденсатор с базой третьеготранзистора и одним выводом первогодиода, другой вывод которого подключен к общей шине, входы стробирования первого и второго компараторовсоединены соответственно с коллекторами второго и третьего транзисторов, эмиттеры которых подключенысоответственно через шестой и седьмой резисторы к общей шине. 2. Ключ по п. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения ремонтопригодности, введены 25 74Опредохранитель, шестой транзистор, проводимость которого соответствует проводимости четвертого транзистора, второй, третий, четвертый и пятый диоды, второй и третий конденсаторы, причем вход составного транзистора через предохранитель подключен к выводам первого и пятого резисторов, которые объединены, эмиттер шестого транзистора соединен с змиттером четвертого транзистора и через второй диод с первым выводом третьего диода и одним выводом второго конденсатора, другой вывод которого подключен к общей шине, коллектору шестого транзистора и одному выводу третьего конденсатора, другой вывод которого соединен с первым выводом четвертого диода и через пятый диод с входом второго компаратора, второй вывод четвертого диода подключен к второму выводу третьего диода, базе шестого транзистора и второй шине питания.