Транзисторный ключ

союз соВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5 Ц 1 Н 03 К 17 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ИДЕТЕЛ ЬСТВУ ТОРСКОМ постоянное, Цель изобретения - упрощение и повышение надежности транзисторного ключа за счет исключения вспомогательного источника питания мгновенной мощности, рассеиваемой на силовом транзисторе при выключении, При отпирании транзистора 1 происходит частичный разряд конденсатора 8, в результате чего возникает нелинейная отрицательная обратная связь, которая обеспечивает стабилизацию степени насыщения транзистора 1. После окончания импульса управления конденсатор 9 заряжается через диоды 3, 5 и 7, благодаря чему,уменьшается напряжение на коллекторе транзистора 1 на интервале выключения, 2 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1324100, кл, Н 03 К 17/60, 1987,Авторское свидетельство СССР М 1585892, кл. Н 02 М 7/5387, 1988.(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных модуляторах, инверторах и преобразователях постоянного напряжения в 1 б 7 б 091 А 110 Изобретение относится к импульсной технике и может быть"использовано в импульсных модуляторах, инверторах и преобразователях постоянного напряжения в постоянное.Цель изобретения - . упрощение и повышение надежности транзисторного клнча за счет исключения вспомогательного источника питания и уменьшения мгновенной мощности, рассеиваемой на силовом транзисторе при выключении.На фиг, 1 приведена схема транзисторного ключа; на фиг, 2 - временные диаграм мы напряжений и токов,Транзисторный клоч содержит силовойтранзистор 1, шесть диодов 2-7, первый 8 и второй 9 конденсаторы, первый 10 и второй 11 резисторы, база силового транзистора 1 подключена к шине 12 управления, первому воду первого резистора 10 и первому выводу первого диода 2, второй вывод которого соединен с первь:,м выводом первого конденсатора 8 и через второй диод 3 с эмиттером силового транзистора 1, первым выводом третьего диода 4, вторым выводом первого резистора 10 и общей шиной 13, второй вывод первого конденсатора 8 подключен к первому выводу,етвертого диода 5 и через пятый диод 6 к коллектору силового транзистора 1. Первый вывод второго конденсатора 9 соединен с первыми выводами третьего 4 и четвертого 5 диодов, коллектор силового транзистооа 1 подключен к выходной шине 14 и первым выводам шестого диода 7 и второго резистора 11, вторые выводы которых соединены с вторым выводом второго конденсатора 9,Кроме того, между выходной и обьцейшинами 14 и 13 включена цепь 15 нагрузки, которая состоит иэ трансформатора 16 и источника 17 питания, которые соединены последовательно,Транзисторный кгпоч работает следующим образом,В исходном состоянии в паузах между импульсами тока управления 1 упр транзистор 1 заперт, а конденсатооы 8 и 9 заряжены от источника 17 ереэ диоды 7, 5 и 3. Диоды 2, 4 и 6 при этом заперты, Суммарное напряжение на конденсаторах 8 и 9 приблизительно равно напряжению Еп источника 17 питания, Конденсатор 8 имеет емкость Св, значительно большук (например, в 10 раэ), чем емкость Сд конденсатора 9.Таким образам напряжения Ее и Ед на указанных конденсаторах в исходном состоянии равны 20 25 30 35 40 50 55 Ее=Ел- Е 17 - Еп; Сд Сд Св+ Сд СвСв Ед=Е 17 С +Сд Е 17, При поступлении в базу транзистора 1 очередного импульса тока управления 1 упр с длительностью Т от внешнего источника транзистор 1 отпирается и через него и цепь 15 нагрузки начинает протекать импульсный ток 11 в (фиг. 2 а, б). Напряжение Е 1 на коллекторе транзистора 1 уменьшается от величины Еп до некоторой малой величины Енас, близкой к напряжению насыщения (фиг. 2 в). При отпирании транзистора 1 начинает разряжаться конденсатор 9 током 1 д, г;ротекающим по цепи верхняя обкладка конденсатора 9, имеющая положительный потенциал, - резистор 11 - промежуток коллектор - эмиттер открытого транзистора 1 - диод 4 - нижняя обкладка конденсатора 9, диоды 3, 5 и 7 при этом заперты, Напряжение Ед и ток 1 д к концу импульса спадают почти до нуля (фиг, 2 г, ж), Это обеспечивается выбором величины 811 сопротивления резистора 11 из условия Ви = ЗТ/Сд. Одновременно происходит частичный разряд конденсатора 8 большой емкости токомв, который начинает протекать только после того, как напряжение Ена коллекторе транзистора 1 станет меньшим; чем Е 1Ев+ Ев + Е + Ев = Енес, где Ев =Ер - падение напряжения на открытых диодах 6 и 2, Еэб = Ев = Е - падение напряжения на эмиттерно-базовом переходе транзистора 1.Ток 1 в протекает по цепи верхняя обкладка конденсатора 8, имеющая положительный потенциал, - диод 6 - промежуток коллектор-эмиттер открытого транзистора 1 - промежуток эмиттер-база транзистора 1, зашунтированный резистором 10 - диод 2 - нижняя обкладка конденсатора 8, имеющая отрицательный потенциал (фиг, 2 е). Конденсатор 8 за время импульса раэрякается частично и напряжение Ее на нем изменяется сравнительно мало (фиг, 2 д). Это достигается благодаря тому, что в момент, когда напряжение Ев уменьшается до величины Евмин = Енас + ЗЕ, диоды 6 и 2 запираются и дальнейший разряд конденсатора 8 прекращается.Ток 1 в протекает через эмиттерно-базовый переход транзистора 1 в направлении, противоположном нап равлению протекания тока управления 1 упр, током через резистор 10 можно в первом приближении пренебречь (фиг. 2 а, г, з) так, что 1 в = 1 упр 1 в, где 1 ь - ток базы. В результате возникает нелинейная отрицательная обратная связь,которая обеспечивает стабилизацию степени насыщения транзистора 1 на заданном уровне, например, при вариациях температуры окружающей среды, Как следствие, достигается уменьшение времени выключения Ьыкл транзистора 1. При этом оказывается возможным увеличение частоты следования импульсов.Напряжение Е 8 Е 17 на конденсаторе 8 в контуре нелинейной обратной связи(оно должно иметь величину порядка единиц вольт) получается в отличие от прототипа без применения вспомогательного низковольтного источника питания,В момент Т окончания импульса тока управления 1 упр начинается процесс рассасывания неосновных носителей заряда в транзисторе 1, характеризуемый временем РаССаСЫВаНИЯ 1 рас, тОГДа тОК 18 ЕЩЕ ПРОДОЛ- жает течь через транзистор 1 и цепь 15 нагрузки (фиг, 2 а, б), На этом этапе мгновенное значение мощности Р 1, рассеиваемой в коллекторе, определяется как Р 1 = 115 Е 1. Поскольку 15 еще близко к номиналу (фиг. 2 б), то для минимизации значения Р 1 необходимо принять меры к уменьшению напряжения Е 1 на коллекторе в течение интервала времени 1 рас (фиг, 2 в). Это достигается путем заряда через диоды 3, 5 и 7 конденсатора 9, который ранее к концу импульса разрядился почти до нуля (фиг. 2 в, г), Минимизация величины Р 1 позволяет улучшить режим выключения транзистора 1, т,е. уменьшить вероятность отказа ввиду чрезмерно большой величины мгновенной мощности Р 1.Предлагаемый транзисторный ключ бо-лее простой и надежный, чем известные, за 5 счет исключения вспомогательного источника питания и уменьшения мгновенной мощности, рассеиваемой на силовом транзисторе при выключении. Формула изобретения Транзисторный ключ, содержаЩий силовой транзистор, шесть диодов, первый конденсатор, первый и второй резисторы, .база силового транзистора подключена. к 15 шине. управления, первому выводу первогорезистора и первому выводу первого диода, второй вывод которого соединен с первым выводом первого конденсатора и через второй диод с эмиттером силового транзисто ра, первым выводом третьего диода, вторымвыводом первого резистора и общей шиной, второй вывод первого конденсатора подключен к первому выводу четвертого диода и через пятый диод к коллектору силового 25 транзистора, отличающийся тем,что,с целью упоощения и повышения надежности, введен второй конденсатор, первый вывод которого соединен с первыми выводами третьего и четвертого диодов, коллектор си лового транзистора подключен к выходнойшине и первым выводам шестого диода и второго резистора, вторые выводы которых соединены с вторым выводом второго конденсатора.1676091 Хула Составитель Д,Ивановактор Н.Гунько . Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова и ГКНТ ССС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 О0е) 18 1 ф Заказ 3013 Тираж Г ВНИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, Ж