Магнитно-транзисторный ключ

(я)5 Н 03 о 3 1 ОБРЕТЕН ВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИК АВТОРСКОМУ СВИДЕ(56) Авторское свидетельство СССР М 1444934, Н 03 К 17/60, 1988.(57) Использование: в контрольно-измерительной технике. Сущность изобретения; наличие токоограничивающего транзистора, второгодиода, включенных параллельно с базой силового транзистора, позволяет поддерживать на нагрузке напряжение, равное напряжению источникапитания без использования дополнительного источника питания, Устройство содержит шины 1 и 2 питания, силовой транзистор 3, трансформатор тока 5, первый и второйдиоды 8 и 10, нагрузку 9, токоуправляющий ключ 11, токо- ограничивающий транзистор 12, третий диод 14. 1 - 11 - 13 - 2, 1 - 3 - 4 - 6 - 2. 1 ил.50 Изобретение относится к импульсной технике и автоматике и может быть использовано в системах регулирования и управления, в частности для обеспечения импульсным питанием постоянных запоминающих устройств при считывании из них информации.Известен магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, в коллекторной цепи которого включена первичная обмотка трансформатора тока, цепь нагрузки с источником питания, Два дополнительных транзистора позволяют минизировать потери мощности при открывании силового транзистора.Однако этот ключ при изменении нагрузки не может обеспечить стабильность напряжения на последней, а для обеспечения на нагрузке номинального напряжения необходимой величины требует дополнительного истрчника для компенсации падения напряжения на переходе коллектор-эмиттер силового транзистора и первичной обмотке трансформатора. Кроме того, магнитно-транзисторный ключ имеет низкое быстродействие из-за задержек на элементах в цепи обратной связи,Наиболее близким к предлагаемому устройству является магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, трансформатор, первичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой и выходной цепью силового транзистора, а вторичная первым выводом к первому выводу диода, а вторым к базе силового транзистора, управляющий транзистор, его связи, дополнительный транзистор и резистор, который включен параллельно базоэмиттерному переходу дополнительного транзистора одним выводом к второму выводу диода, а вторым к эмиттеру силового транзистора, коллектор дополнительного транзистора с базой управляющего транзистора, причем управляющий и дополнительные транзисторы разного типа проводимости,Этот ключ имеет невысокое быстродействие из-за задержек на большом количестве элементов в цепи обратной связи, невысокую стабильность напряжения на нагрузке иэ-за падения напряжения на переходе эмиттер-коллектор (к-э) силового транзистора. и первичной обмотке трансформатора,Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности при изменении параметров нагрузки, за счет малого насыщения ключа и компенсации падения напряжения на переходе (к-э) силового 5 10 15 20 25 30 35 транзистора и вторичной обмотке трансформатора,Использование ключа в режиме усиления (без глубокого насыщения) позволяет исключить эффект рассасывания неосновных носителей при его выключении, что дает возможность увеличить частоту цикла включения-выключения и таким образом увеличить быстродействие. Компенсация падения напряжения на переходе коллектор-эмиттер силового транзистора улучшает его .выходные характеристики, а следовательно, увеличивает надежность работы устройства,Поставленная цель достигается тем, что в магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор. трансформатор, управляющую цепь, первый, второй, третий резисторы, первый, второй, третий диоды, нагрузку, эмиттер силового транзистора соединен с первой шиной источника питания, коллектор силового транзистора соединен с концом пэрвичной обмотки трансформатора, конец вторичной обмотки трансформатора соединен с первым диодом, первый вывод нагрузки соединен с второй шиной источника питания, база силового транзистора соединена с первым выводом первого резистора и третьим диодом, первый вывод управляющей цепи соединен с первой шиной источника питания, а второй вывод через второй резистор - с второй шиной источника питания, дополнительно введены токоограничивающий транзистор, четвертый резистор, включенный между началом первичной обмотки трансформатора и второй шиной источника питания, причем конец первичной обмотки трансформатора и начало вторичной соединены между собой, вторичная обмотка зашунтирована третьим резистором, второй вывод управляющей цепи соединен с третьим диодом, коллектором и базой токоограничивающего транзистора, эмиттер которого через второй диод соединен с вторым выводом нагрузки и первым диодом, а второй вывод первого резистора соединен с первой шиной источника питания, причем все диоды включены в прямом направлении относительно источника пита-. ния,Между шинами 1 и 2 питания включена последовательно выходная цепь силового транзистора 3 (его эмиттер соединен с первой шиной 1 источника питания), первичная обмотка 4 трансформатора 5, четвертый резистор 6, вторичная обмотка 7 трансформатора 5, первый диод 8, нагрузка 9. База силового транзистора 3 соединена через третий диод 10 с вторым выводом управляющей цепи 11, коллектором и базой токоог.-.Ф раничивающего транзистора 12 и через второй резистор 13 с шиной 2 источникапитания, Эмиттер токоограничивающеГо. транзистора 12 включен через второй диод 14 в цепь нагрузка 9 - первый диод 8; Пер вый резистор 15 включен междубазой сило-вого транзистора 3 и шиной 1 источника 7 питания, Третий резистор 16 шунтирует вторичную обмотку 7 трансформатора 5. При этом, если напряжение на нагрузке 9 оказывается больше, чем.на резисторе 13, ток будет течь по цепи; шина 2 источника питания, резистор 13, токоограничивающий транзистор 12, диод 14, диод 8, вторичная обмотка 7 трансформатора 5, с ответвлением на резистор 16, переход коллектор -эмиттер силового транзистора 3, шина 1 источника питания,Устройство работает следующим обрэ.0 Это приводит к увеличению падениянэзом.:пряжения на резисторе 13 и уменьшениюВ исходном состоянии на входеуправ- падения нэпряжеййя-надиоде 10, переходе ляющей цепи 11 действует сигйал, разреша- база-эмиттер силового транзистора 3, а слеющий свободное прохождение тока через довательно, к уменьшению тока базы силоуправляющуюцепь 11, поэтомупадение на вого транзистора 3, уменьшению тока нагрузке 9, что обеспечивает компенсацию падения напряжения на силовом транзисторе 3 и диоре 8, а следовательно, соответствие напряжения источника питания напряжению на нагрузке. 55 чить быстродействие системы, т,е, уменьшить минимальную длительность им- пульса на нагрузке, за счет сокращения времени задержки между йоявлением сигнала на входе управляющей цепи 11 и появлением напряжения питания на нагрузке 9, что пряжения нэ управляющий цепи 11 недо- коллектора, уменьшению напряжения на статочно для отпйрания силового нагрузке 9, т,е, к стабилизации напряжения транзистора 3. Силовой транзистор 3 за- на нагрузке 9. При этом обратной связью крыт,чтогарантируется наличием вбазовой обеспечивается ненасыщенный режим рацепи диода 10 и резистора 15, шунтирующе боты силового транзистора 3. Падение наго базовую цепь, Ток в коллекторной цейи пряжения натокоограничйваюЩем силового транзистора 3 отсутствует, а сле- транзисторе 12 компенсирует падение надовательно, отсутствует на обмотках.4 и 7 пряжения на переходе база-эмиттер силотрансформэтора 5 и в нагрузке 9 вого транзистора 3, Падение напряжения нэОтсутствие сигналэ на входе управляю диоде 10 компенсируется парением напрящей цепи 11 приводит к увеличению паде- жения на диоде 14,ния напряжения на управляющей цепи 11, Если напряжение на нагрузке 9 оказычто разрешает прохождение тока по цепи: аается меньше, чем на резисторе 13, то тошина.2 источника питания, резистор 13, ди- коогрэничивающий транзистор с 12 од 10, переход база-эмиттер силового тран подзапирэется, увеличивается ток в цепи зистора 3, шина 1 источника питания; диод 10 - база силового транзистора 3, а Соответственно в коллекторной цепи сило- следовательно, и ток в коллекторной цепи вого транзистора 3 появляется ток, который силового транзистора 3. При этом уаеличипротекает по следующим цепям; шина 2 ис- вается ЭДС самоиндукции на вторичной обточника питания, резистор 6, первичная об мотке 7, э следовательно, и напряжение на мотка 4 трансформатора 5, переход нагрузке 9,коллектор-эмиттер силового транзистора 3, При появлении сигнала на входе управшина 1 источника питания; шина 2 источни- ляющей цепи 11, последняя шунтирует пека питания; нагрузка 9, диод 8, с ответвле- реход база-эмиттер силового транзистора 3, нием на резистор 16 и вторичную обмотку 7 40 Ток коллектора уменьшается и на силовом трансформатора 5, переход коллектор транзисторе 3 появляется ЭДС самоиндукэмиттер силового транзистора 3, шина 1 ис- ции трансФорматора 5 величина которой точника питания,определяется резистором 16, Диод 8 предРезистор 6 выбран так, что ток, проте- отвращает прохождение ЭДС самоиндуккающий по цепи: резистор 6, первичная об ции на нагрузку 9.мотка 4 трансформатора 5, всегда больше, Управляющая цепь 11 может быть вычем максимальный ток, протекающий в це- полнена, например, а виде ИМС с открытым. пи, нагрузка 9, диод 8, разветвление рези- коллектором или переходом эмиттер-кол-стор 16, вторичная обмотка 7 лектортрэнзистора,трансформатора 5, Поэтому на вторичной 50 Такимобразом,предлагаемоеустройстобмотке 7 трансформатора 5 наводится.до- во позволяет получить на нагрузке 9 стаполнительная ЭДС, приложенная одной па- бильное напряжение, равное напряжению лярностью к коллектору силового источника питания без использования дотрансформатора 3, а другой полярностью к полнительного источника питания, "увели8 7 1755369 Составитель Л, БагянТехред М,Моргентал Корректор М. Шароши Редактор Ю, Середа Заказ 2898 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 обеспечивается минимальным количествомактивных элементов в этой цепи,Технико-экономическйе преимущества:предлагаемого устройства по сравнению спрототипом заключается в повышении надежности работы устройства за счет увеличения стабильности напряжения питания:нагрузки, увеличении быстродействия, получении на нагрузке найряжения, равногонапряжению источника питания, без дойолнйтельного источника, что сокращает энергопотребление устройства и упрощает егоконструкцию,Формула изобретенияМагнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, эмиттер которого подключен к первой шине источникапитания; коллектор- к конечному выводупервичной обмотки трансформатора токаиначальному выводу вторичной обмотки, конечный вывод которой соединен с первымвыводом прямовключенного первого диода,база силового транзистора подключена к .первым выводам первого резистора и прямовключенного второго диода, токоограни чивающий транзистор, эмиттер которого соединен с первым выводом прямовключенного третьего диода, нагрузку, первый вывод которой подключен к второй шине источника питания и первому выводу второго резистора, второй вывод которого через управляющий ключ соединен с первой шиной источника питания, и третий резистор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и надежности при изменении нагрузки, введен дополнительный резистор, причем второй вывод нагрузки подключен к вторым выводам прямовключенных первого и третьего диодов, второй вывод прямовключенного диода соединен с вторым выводом второго резистора, коллектором и базой токоограничивающего транзистора, второй вывод первого резистора соединен с эмиттером силового транзистора, третий резистор подключен параллельно выводам вторичной обмотки трансформатора тока, начальный вывод первичной обмотки которого соединен через дополнительный резистор с второй шиной источникапитания;