Транзисторный ключ

ОП ИСАЙИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтскнхСоциалистическихРеспубликао делам изебретеиий и отирытий(72) Авторы изобретения Владимирский политехнический институт-"-.(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ 1Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях и ключевых усилите- лях мощности для управления силовыми транзисторами, работающими в режиме переключения.Известен транзисторный ключ, содержащий входной и выходной транзисторы и нелинейную обратную связи в виде диода, включенного между коллектором выходного транзистора и базой входного транзистора, при этом шина управления соединена с коллектором и базой входного транзистора через соответствующие резисторы 1 1.Недостатком транзисторного ключа является низкая надежность, вызван" ная возможными перегрузками по току в цепи нагрузки и повышенным потреблением мощности в цепи управле:ния.Наиболее близким к предлагаемому является транзисторный ключ, содержащий входной транзистор р-п-р про 2водимости и выходной транзистор и-р-ипроводимости цепь обратной связи,образованную последовательно соединенными диодом и резистором, и вклю-.ченную между базой входного транзис 5 тора и коллектором выходного транзистора, при этом анод диода соединен сбазой входного транзистора, два источника питания у которых шины "минус" объединены в общую шину питанияи управления (,2 ,Недостатком известного транзистор.ного ключа является также низкая надежность, вызванная возможным выходомиз строя выходного транзистора приперегрузках по току в цепи коллектора. Цель изобретения - повышение на 20.дежности транзисторного ключа за счетснижения мощности рассеяния в цепиколлектора при перегрузках по токуи уменьшения мощности управления в978348 Поставленная цель достигается тем,что в транзисторный ключ, содержащийвходной транзистор р-и"р проводимости и выходнбй транзистор и-р-и проводимости, цепь обоатной связи, образованную последовательно соединенными первым диодом и первым резистороми включенную между базой входноготранзистора и коллектором выходногофтранзистора, при этом анод первого 10диода соединен с базой входного транзистора, два источника питания, у которых шины "минус" объединены в общую шину питания и управления, введены датчик тока, дополнительный транзистор и-р-и проводимости и стабилитрбн, при этом датчик тока включенвходными выводами между общей шинойпитания и эмиттером выходного транзистора, эмиттер дополнительноготранзистора соединен через второйрезистор с первым выходным выводомдатчика тока, второй выходной выводс анодом стабилитрона, катод которогосоединен с базой дополнительного25транзистора и выводом третьего резистора, другой вывод которого соединен с шиной "плюс" дополнительногоисточника питания, а шина "плюс" соединена через четвертый резистор сэмиттером входного транзистора и через. пятый резистор - с коллекторомдополнительного транзистора.На черже представлена электрическая принципиальная схема предлагаемого транзисторного ключа,Транзисторный ключ содержит вход.ной транзистор 1 и выходной транзистор 2 разного типа проводимости, основной 3 и вспомогательный 4 источники питания, источник 5 управляющего сигнала, первый диод 6 и первыйрезистор 7 цепи обратной связи, нагрузку 8, дополнительный транзистор9, стабилитрон 10, второй диод 11,датчик 12 тока, второй 13, третий14, четвертый 15 и пятый 16 резисторы.Транзисторный ключ работает следующим образом.При подаче короткого импульса отрицательной полярности от источника5 управляющего сигнала на базу входного транзистора 1 он открывается,и напряжение вспомогательного источника 4 прикладывается к базе выход 55ного транзистора 2 через четвертыйрезистор 15 и цепь эмиттер-коллекторвходного транзистора 1. В результате 4этого выходной транзистор 2 открывается, и тем самым обеспечивает протекание тока по цепи: "+" вспомогательного источника 4 питания - четвертый резистор 15 - переходэмиттер-база входного транзистора 1 - первый диод 6 - первый резистор 7 - цепь коллектор-эмиттер .выходного транзистора 2 датчик 12 тока - вспомогательного источника 4 питания. Входной и выходной транзисторы 1 и 2 переходят в открытое состояние и остаются включенными независимо от того, присутствует отпирающий импульс отрицательной полярности от источника 5 управляющего сигнала на базе входного транзистора 1, или нет. Ток нагрузки при этом протекает по цепи: "+" основного источника 3 питания - нагрузка 8 - цепь коллектор - эмиттер выходного транзистора 2 - датчик 12 тока - "-" основного источника 3 питания. Изменение тока нагрузки, протекающего по указанной цепи, вызывает соответствующее изменение падения напряжения на датчике 12 тока, что приводит к изменению выходного тока дополнительного транзистора 9 и, как следствие, управляющего тока входного транзистора 1, При этом ток базы выходного транзистора. 2 поддерживается пропорциональным току нагрузки, что обеспечивает высокое быстродействие и экономичность транзисторного ключа.В момент поступления короткого импульса положительной полярности от источника 5 управляющего сигнала на базу входного транзистора 1 он зак- . рываетоя, перерывая ток базы выходного транзистора 2, в результате чего выходной транзистор 2 закрывается и разрывает цепь тока базы входного транзистора 1,. входной и выходной транзисторы 1 и 2 переходят в состояние отсечки, а нагрузка 8 обес. точивается,Наряду с повышением быстродействия и экономичности в предлагаемой схеме транзисторного ключа осуществляется защита от токов перегрузки и короткого замыкания, причем обеспечивается высокая разрешающая способность защиты и стабильность порога срабатывания.При возникновении токовых перегрузок и коротких замыканий в цепи нагрузки 8 увеличивается падение напряжения на включенном выходном тран зисторе 2. В момент, когда это падение напряжения в сумме с падениемнапряжения на первом резисторе 7 отпротекания тока в цепи обратной связи превысит величину напряжения, при.ложенного к аноду первого диода 6 отвспомогательного источника 4 питанияс учетом падения напряжения на пятомрезисторе 16 от протекания выходноготока дополнительного транзистора 9,первый диод 6 запирается и разрывает 10цепь тока базы входного транзистора 1. В результате входной и выходной транзисторы 1 и 2 переходят всостояние отсечки.Настройка порога срабатывания за- Ищиты обеспечивается выбором номиналов сопротивления первого резистора7, четвертого и пятого резисторов15 и 16,Стабилитрон 1 О задает опорное напряжение на входе дополнительноготранзистора 9, необходимое для поддержаню заданного тока базы выходного транзистора 2 в рабочем диапазоне изменения тока нагрузки 8.Для этой 23,же цели служит второй диод 11, кото-,-срый предотвращает протекание тока поцепи: "+" вспомогательного источника4 питания - четвертый резистор 15 переход эмиттер-база входного транзистора 1 - цепь коллектор-эмиттердополнительного транзистора 9 - второй резистор 13 - "-" вспомогательного источника 4 питания. Тем самымв рабочем диапазоне изменения тока унагрузки обеспечивается высокая разрешающая способность защиты и стабильность порога срабатывания, т.е. повышается надежность транзисторногоключа, 4 ФФормула изобретенияТранзисторный ключ, содержащий. входной транзистор, р-и-р проводи. мости и выходной транзистор и-р-ипроводимости, цепь обратной связи,образованную последовательно соединенными первым диодом и первым резистором.и включенную между базойвходного транзистора и коллектором,выходного транзистора, при этоманод первого диода соединен с базойвходного транзистора, два источника питания, у которых шины "минус"объединены в общую шину питания иуправления, о т л и ч а ю щ и и с ятем, что, с целью повышения надежности, введены датчик тока, дополнительный транзистор и-р-и-проводимости и стабилитрон, при этом датчиктока включен входными выводами между общей шиной питания и эмиттеромвыходного транзистора, коллектор дополнительного транзистора через второй диод соединен катодом с базойвходного транзистора, эмиттер дополнительного транзистора соединен через второй резистор с первым выходным выводом датчика тока, второйвыходной вывод - с анодом стабилитрона, катод которого соединен с базой дополнительного транзистора ивыводом третьего резистора, другойвывод которого соединен сшиной "Плюс"дополнительного источника питания,ашина "Плюс" соединена через четвертый резистор с эмиттером входноготранзистора и через пятый резисторс коллектором дополнительного транзистора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка Японии Р 53-30892,кл. 56 С 61, 1978. 2. Авторское. свидетельство СССР Иф 221044, кл. Н 03 К 17/60, 1968