Транзисторный ключ

(Я)4 НОЗК 176 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРУ 978348, кл. Н 03 К 17/60, 1982,Усьппкин Е.И, и др. Новый способуправления мощным транзисторным ключом. - Электричество, 1977, 9 1 О,с. 84, 85.(57) Изобретение может быть использовано в силовых преобразователяхчастоты для частотного регулирования двигателей и в источниках вторичного электропитания, Цель изобретения - уменьшение мощности потерь.Транзисторный ключ содержит силовойтранзистор (Т) 1, управляющий Т 2,диод обратной связи, форсирующий ди"од 5 и резисторы 6 - 8. Введение Т 3,резистора 9 и образование новых функициональных связей обеспечивает плав- .ную регулировку коэффициента насыщения силового Т 12 ил,Изобретение относится к импульсной технике, а именно к электроннойкоммутации с использованием биполярных транзисторов, и может быть использовано в качестве ключевого элемента в силовых преобразователях частоты для частотного регулированиядвигателей и в источниках вторичногоэлектропитания. 10Цель изобретения - уменьшение мощности потерь за счет обеспеченияплавной регулировки коэффициента насыщения силового транзистора,На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема транзисторного ключа; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу транзисторного ключа.Транзисторный ключ содержит силовой транзистор 1, управляющий транзистор 2, дополнительный транзистор3, диод 4 обратной связи, форсируищий диод 5, первый 6 и второй 7 резистивный резисторы смещения, ограни чительный резистор 8, дополнительныйрезистор 9, нагрузку 10, шину 11 питания, общую шину 12, шину 13 источника смещения и шину 14 управления.Резистор б выполнен переменным. Коллектор транзистора 1 соединен с катодом диода 4 и через нагрузку 10 -с шиной 11, эмиттер - с шиной 12, абаза - с анодом диода 5 и эмиттеромтранзистора 2, база которого соединена с катодом диода 5 и первым выводом резистора б, а коллектор черезрезистор 8 - с шиной 13, к которойподключен первый вывод резистора 7,второй вывод которого соединен с шиной 14 и вторым выводом резистора 6,точка соединения первого вывода резистора 6 и база транзистора 2 подключена к коллектору транзистора 3,база которого соединена с подвижнымвыводом резистора 6, а эмиттер - санодом диода 4 и первым выводом резистора 9, второй вывод которого соединен с шиной 12,Транзисторный ключ работает следующим образом.При подаче сигнала управления нашину 14 начинает открываться транзистор 2, ток базы которого протекает от шины 13 через резистор 7, резистор 6, переход база - эмиттертранзистора 2, переход база - эмиттер силового транзистора 1 По мереоткрывания транзистора 2 увеличива ется ток коллектора транзистора 2, протекающий от шины 13 через резистор 8, переход коллектор - эмиттер транзистора 2, переход база - змиттер транзистора 1, который открывается и входит в насыщение. При достижении напряжения , силовогоктранзистора 1 величины 11 Бк, кз 3 где П - на Гк44 бэ 2 Уменьшение коллекторного тока транзистора 1 вызывает увеличение,. насыщения транзистора 1 и увеличение напряжения 118 , что приводит кк фуменьшению напряжения П транэисЯэ тора 2, к уменьшению тока базы и тока коллектора транзистора 2 и соответственно тока базы транзистора 1, При этом напряжение 11 транзистоКра 1 остается равным первоначальному значению, а коэффициент насыщения не изменяется.Величина напряжения 11 кзависит от степени насыщения транзистора 3. Степень насыщения определяется напряжением 11 транзистора 3 и устанавливается в пределах от О до 0,7 В,пряжение база - коллектор транзистора 1;Б 1 - напряжение коллекторэмиттер транзистора 3;- напряжение на диоде 4;1,1 напряжение база - эмит 8 эятер транзистора 2,открывается диод 4, в результате чего ток, протекающий через резисторы7 и б, ответвляется в цепь коллектор - эмиттер транзистора 3, диод 4,коллектор - эмиттер силового транзистора 1, При этом ток базы транзистора 2 уменьшается и транзистор 2 подзакрывается, в результате чего уменьшается ток базы транзистора 1, чтоприводит к приращению роста напряжения 11- транзистора 1,окУвеличение коллекторного токатранзистора 1 вызывает уменьшениенасыщения транзистора 1, в результате чего уменьшается напряжение 11кчто приводит к увеличению напряжения11 р транзистора 2, к увеличениютока базы транзистора 2, к увеличению тока коллектора транзистора 2 итока базы транзистора 1, При этомнапряжение 11 стабилизируется, вкрезультате чего насыщение силовоготранзистора 1 остается неизменным.при этом напряжение Пк транзистора 3 изменяется от 0,7 В до 0,3 В, что вызывает изменение напряжения Итранзистора 1 и соответственк 5 но его насьппения, что позволяет плавно регулировать коэффициент насьпцения и устанавливать оптимальным его величину.Ток через резистор 6 и резистор 7 10 остается постоянным при любом токе коллектора транзистора 1, обеспечивая постоянство выставленного наприжения Икэз транзистора 3 во всем диапазоне нагрузок, 15Рассмотрим работу схемы при увеличении тока нагрузки 1 О.Увеличение тока коллектора транзистора 1 при уменьшении сопротивления нагрузки 1 О вызывает уменьшение 20 коэффициента насыщения транзистора 1 вследствие недостатка базового тока для нового тока коллектора. Это изменение вызывает изменение напряжения 11 д, транзистора 1, При этом 25 также изменяется напряжение Б транЕэ зистора 2, так как Ц Бэ бкопорное ф причем 11 опорно = сопвС+Этот процесс вызывает большее открывание транзистора 2, в результате чего увеличивается ток базы транзистора 1, протекающий по цепи: резистор 8, коллектор - эмиттер транзистора 2, база - эмиттер транзистора 1, причем обратная связь стремится к восстановлению заданного напряжения Б ь транзистора 1, Степень приближения зависит от коэффициента уси 40 ления транзистора 2 и от степени постоянства опорного напряжения, которое зависит от крутизны прямой ветви диода 4 и нахождения на ней рабочей точки этого диода, а также постоянства заданного напряжения насыщения45 транзистора 3, Это напряжение определяется величиной падения напряжения на резисторе 6, Ток через резистор 6, практически не изменяется при 1изменении тока нагрузки 10 от мини-. мального до максимального значения, так как он равен сумме токов коллектора транзистора 3 и базы транзистора 2, а увеличение тока базы транзистора 2 частично компенсируется умень шением коллекторного тока транзистора 3. так как величина сопротивления резистора 6 на порядок меньше величины сопротивления резистора 7, то небольшие изменения тока через резистор 6 не вызывают больших изменений напряжения на нем. Для уменьшения тока нагрузки процессы в ключе аналогичны рассмотренным. При снятии сигнала управления с шины 14 начинают закрываться транзисторы 1 и 2, открывается диод 5, создавая путь обратному току базы транзистора 1, который выходит из насьпцения, в результате чего диод 4 закрывается, транзистор 1"переходит в режим отсечки 2, а транзистор 3 закрывается, так как напряжениЕ 1 с становится равнымээнулю.Формула изобретенияТранзисторный ключ, содержащий силовой и управляющий транзисторы, форсирующий диод, диод обратной связи, первьп и второй резисторы смещения, ограничительный резистор, коллектор силового транзистора соединен с катодом диода обратной связи и через нагрузку - с шиной питания, эмиттер - с общей шиной, а база - с анодом форсирующего диода и эмиттером управляющего транзистора, база которого соединена с катодом форсирующего диода и первым выводом первого резистора смещения, а коллектор через ограничительный резистор - с шиной источника смещения, к которой подключен первый вывод второго резистора смещения, второй вывод которого соединен с шиной управления и вторым.выводом первого резистора смещения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения мощности потерь, в него введены дополнительные транзистор и резистор, а первый резистор смещения выполнен переменным, точка соединения первого вывода переменного резистора и базы управляющего транзистора подключена к коллектору дополнительного транзистора, база которого соединена с подвижным выводом переменного резистора, а эмиттер - с анодом диода обратной связи и первым выводом дополнительного резистора, второй вывод которого соединен с общей шинои.1441474 Составитель Г.ТерешиТехред М.Дидык Корректор М.Васильева Редактор А.Рев аказ 62955 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 929 ВПИИПИ Государственного ком по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Раушская