Магнитно-транзисторный ключ

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 09) . 01) К 17 60 1)5 ГОСУДАРСТВ ЕННЫ й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВ ТОРНЫЙ(57) Использование: контрольно-измерительная техника. Сущность изобретения; наличие токоограничивающего транзистора и второго диода. включенных параллельно с базой силового транзистора, позволяет поддерживать на нагрузкенапряжение, равное напряжению источникапитания, без использования дополнительного источника питания; Магнитно-транзисторный ключ содержит шины 1 и 2 питания, силовой транзистор 3, трансформатор тока 5 первый и второй диоды: 8 и 10, нагрузку 9, токоуправляющий ключ 11, токоограничивающий . транзистор 12, третий диод 14, 1 ил,Изобретение относится к импульсной технике и автоматике и может быть использовано в системах регулирогания 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 минимизировать потери мощности при открывании силового транзистора,Однако этот ключ при изменении нагрузки не может обеспечить стабильность напрякения на последней, а для обеспечения на нагрузке номинального напрякения необходимой величины требует дополнительного источника 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 заявляемому является магнитно-транзисторный ключ; содержащий силовой транзистор, трансформатор, первичная обмотка которого соединена последовательно с нагрузкой и выходной цепью силового транзистора, а вторичная подключена первым выводом к первому выводу диода, а вторым - к базе силового транзистора, управляющий транзистор, дополнительный транзистор и резистор, который включен параллельно базоэмиттерному переходу дополнительного транзистора, одним выводом подключен 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,Известный ключ имеет невысокое бы.стродействие из-за задержек на большом количестве элементов в цепи обратной связи, невысокую стабильность напряжения на нагрузке из-за падения наи ряжения на переходе эмиттер-коллектор 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 тран эистора и вторичной обмотке трансформатора,. Использование ключа в режиме усиления без глубокого насыщения) позволяет 5 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 10 следовательно, увеличивает надежность работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что в магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, эмиттер которого подключен к первой шине источника питания, коллектор - к конечному выводу первичной обмотки трансформатора тока и начальному выводу вторичной обмотки, конечный вывод которой соединен с первым выводом прямовключенного первого диода, база силового транзистора подключена к первым выводам первого резистора и прямовключенного второго диода, токоограничивающий транзистор, змиттер которого соединен с первым выводом прямовключенисточника питания и первому выводу второго резистора, второй вывод которого через управляющий ключ соединен с первой шиной источника питания, и третий резистор, введены дополнительный резистор, причем второй вывод нагрузки подключен к вторым выводам прямовключенных первого и третьего диодов, второй вывод прямовключенного второго диода соединен с вторым выводом второго резистора, коллектором и базой токоограничива 1 ощего 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 источника питания,Введение дополнительных элементов позволяет увеличить быстродействие рабо-. ты устройства за счет сокращения задержек в цепи Обратной связй. При этом обратной связью обеспечивается ненасыщенный режим работы силового транзистора, Появляющаяся на силовом транзисторе ЭДС самоиндукции шунтируется третьим резистором, а первый диод предотвращает прохождение ЗДС самоиндукции на нагрузку, что обеспечивает стабильность напрякения на нагрузке, Это важно при работе прибоного третьего диода, нагрузку, первый вы 30 вод которой подключен к второй шиненапример нэ время считывания информации из ПЗУ.Наличие токоограничивающего транзистора, второго диода, включенных параллельно с базой силового транзистора, позволяет поддерживать на нагрузке на пряжение, равное напряжение источника Это приводит к увеличению падения напряжения на резисторе 13 и уменьшению падения напряжения на дйоде 10, переходе база-эмиттер силового транзистора 3, а 50 следовательно, к уменьшению тока базысилового транзистора 3, уменьшению ока коллектора, уменьшению напряжения на нагрузке 9, т.е, к стабилизации напряжения на нагрузке 9. При этом обратной связью 55 обеспечивается ненасыщенный режимработы силового транзистора 3, Падение напряжения на токоограничивэющем транзисторе 12 компенсирует падение напряжения на переходе база-эмиттер силового транзистора 3, Падение напряжения на диров с использованием заявляемого устройства в экономичном режиме, т,е, при включении питания только нэ время работы,питания без введения дополнительного источника питания, а также меньшим количеством активных элементов в цепи обратной связи, что увеличивает стабильность напряжения на нагрузке, а следовательно, надежность работы устройства,Это повышает быстродействие и надежность при изменении параметров нагрузки за счет малого насыщения ключа и компенсации падения напряжения на переходе К-Э силового транзистора и вторичной обмотке трансформатора,На чертеже приведена принципиальная электрическая схема магнитно-транзисторного ключа,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 тока, дополнительный резистор 6, вторичная обмотка 7 трансформатора 5 тока, первый диод 8, нагрузка 9. База силового транзистора 3 соединена через второй диод 10 с вторым выводом токоуправляющего ключа 11, коллектором и базой токоограничивающего транзистора 12 и через второй резистор 13 с шиной 2 источника питания, Эмиттер токоограничивающего транзистора 12 вклю- чен через третий диод 14 в цепь; нагрузка 9 - первый диод 8, Первый резистор 15 включен между базой силового транзистора 3 и шиной 1 источника питания. Третий резистор 16 шунтирует вторичную обмотку 7 трансформатора 5 тока,Ключ работает следующим образом.В исходном состоянии нэ входе токоуправляющего ключа 11 действует сигнал, разрешающий свободное прохождение тока через токоуправляющий ключ 11, поэтому падение напряжения на токоуправляющем ключе 11 недостаточно для отпирания силового транзистора 3: Силовой транзистор 3 закрыт, что гарантируется наличием в базовой цепи диода 10 и резистор 15, шунтирующего базовую цепь. Ток в коллекторной цепи силового транзистора 3 отсутствует, а следовательно, отсутствует в обмотках 4, 7 трансформатора 5 тока и в нагрузке 9,Отсутствие сигнала на входе токоуправляющего ключа 11 приводит к увеличению падения напряжения на токоупрэвляющем ключе 11, что разрешает прохождение тока 5 по цепи;шина 2 источника питания, резистор 13, диод 10, переход база-змиттер силового транзистора 3, шина 1 источника питания. Соответственно, в коллекторнсй цепи силового транзистора 3 появляется 10 ток, который протекает по следующем цепям; шина 2 источника питания, резистор о, первлчнэя обмотка 4 трансформатора 5 тока, переход коллектор-эмиттер силового транзистора 3, шина 1 источника питания;15 шина 2 источника питания, нагрузка 9, диод 8 с ответвлением на резистор 16 и вторичную обмотку 7 трансформатора 5 тока, переход коллектор-эмиттер силового транзистора 3, шина 1 источника питания.20 Резистор 6 выбран так, ятоток; протекающий по цепи; резистор 6, первичная обмотка 4 трансформатора 5 тока - всегда больше, чем максимальный ток, протекающий в цепи: нагрузка 9, диод 8, развст вление - резистор 16, вторичная обмотка 7трансформатора 5 тока, Поэтому на вторичной обмотке 7 трансформатора 5 тока наводится дополнительная ЭДСприлокенная одной полярностью к коллектору силового 30 транзистора 3, а другой полярностью - кнагрузке 9, что обеспечивает компенсацию падения напряжения на силовом транзисторе 3 и диоде 8, а следовательно, соответствие напряжения истОчника питания 35 напряжения на нагрузке.При этом если напряжение на нагрузке9 оказывается больше, чем на резисторе 13, ток будет течь по цепи; шина 2 источника питания, резистор 13, токоограничивающий 40 транзистор 12,диод 14, диод 8, вторичнаяобмотка 7 трансформатора 5 с ответвлением , на резистор 16, переход коллектор-эмиттерсилового транзистора З,.шина 1 источника питания.451757096 на нагрузке напрякения, равного напряжению источника питания, без дополнительного источника, что сокращает энергопотребление устройства и упрощает его конструкцию. Формула изобретения Магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, эмиттер кото 10 рого подключен к первой шине источника питания, коллектор - к конечному выводу первичной обмотки трансформатора тока и начальному выводу вторичной обмотки,.конечный вывод которой соединен с первым выводом прямовключенного первого диода,база силового транзистора подключена к первым выводам первого резистора и прямовключенного второго диода, токоограничивающий транзистор, эмиттер которого соединен с первым выводом прямовключенного третьего диода, нагрузку, первый вывод которой подключен к второй шине 20 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 дополни 30 35 40 Составитель Л, БагянТехред М.МоргенталКорректор Т, Вашкович Редактор В. Данко Заказ 3099 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 оде 10 компенсируется падением напряжения на диоде 14.Если напряжение на нагрузке 9 оказывается меньше, чем на резисто 13, то токоограничивающий транзистор 12 подэапирается, увеличивается ток в цепи: диод 10 - база силового транзистора 3, а следовательно, и ток в коллекторной цепи силового транзистора 3, При этом увеличивается ЗДС самоиндукции на вторичной обмотке 7, а следовательно, и напряжение на нагрузке 9.При появлении сигнала на входетокоуправляющего ключа 11 последний шунтирует переход база-эмиттер силового транзистора 3. Ток коллектора уменьшается, и на силовом транзисторе 3 появляется ЗДС самоиндукции трансформатора 5 тока, величина которой определяется резистором 16; Диод 8 предотвращает прохождение ЭДС самоиндукции на нагрузке 9,Токоуправляющий ключ 11 может быть выполнен, например, в виде ИМС с открытым коллектором или переходом эмиттерколлектор транзистора,Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить на нагрузке 9 стабильное напряжение, равное напряжению источника питания без использования дополнительного источника питания, увеличить быстродействие системы, т,е, уменьшить минимальную длительность импульса на нагрузке, за счет сокращения времени задержки между появлением сигнала на входе токоуправляющего ключа 11 и появлением напряжения питания на нагрузке 9, что обеспечивается минимальным количеством активных элементов в этой цепи,Технико-экономические преимущества заявляемого устройства по сравнению с известным заключаются в повышении надежности работы устройства за счет увеличения стабильности напряжения питания нагрузки, увеличении быстродействия, получении тельный 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, третйй резистор подключен параллельно выводам вторичной обмотки. трансформатора тока, начальный вывод первичной обмотки которого соединен через дополнительный резисторс второй шиной источника питания,