транзисторный ключ
Классы МПК: | H03K17/08 модификации для защиты коммутирующей цепи от сверхтока или перенапряжения H03K17/60 представляющих собой биполярные транзисторы |
Автор(ы): | Цыганов В.В. |
Патентообладатель(и): | Арзамасское опытно-конструкторское бюро "Темп" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-07-05 публикация патента:
27.12.1996 |
Использование: изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматического управления, преобразователях электрической энергии и в коммутационно-защитной аппаратуре. Сущность изобретения: устройство содержит 5 транзисторов (1, 3, 4, 5, 6), 1 источник смещения /2/, 1 датчик тока /7/, 1 резистивный делитель /8/. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Транзисторный ключ, содержащий выходной транзистор n-р-n-проводимости, к коллектору которого подключен источник напряжения смещения, входной транзистор, коллекторно-эмиттерный переход которого включен между источником смещения и базой выходного транзистора, согласующий транзистор р-n-р-проводимости, блокирующий и предварительный транзисторы n-р-n-проводимости, датчик тока, включенный между эмиттером выходного транзистора и общей шиной, резистивный делитель, включенный между базой выходного транзистора и общей шиной, при этом средний вывод резистивного делителя напряжения соединен с базой блокирующего транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, база предварительного транзистора соединена с управляющей шиной, а его коллектор соединен с базой согласующего транзистора, коллекторно-эмиттерный переход которого подключен к базе и коллектору выходного транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет уменьшения остаточного напряжения в режиме больших токов, входной транзистор имеет р-n-р-проводимость, причем его база подключена к коллектору предварительного транзистора, эмиттер которого подключена к общей шине, а база к коллектору блокирующего транзистора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах автоматического управления, преобразователях электрической энергии и в коммутационно-защитной аппаратуре. Целью изобретения является повышение надежности за счет уменьшения остаточного напряжения в режиме больших токов. Указанная цель обеспечивается тем, что транзисторный ключ, содержащий выходной транзистор n-p-n-проводимости, к коллектору которого подключен источник напряжения смещения, входной транзистор, коллекторно-эмиттерный переход которого включен между источником смещения и базой выходного транзистора, согласующий транзистор p-n-p-проводимости, блокирующий и предварительный транзисторы n-p-n-проводимости, датчик тока, включенный между эмиттером выходного транзистора и общей шиной, резистивный делитель, включенный между базой выходного транзистора и общей шиной, при этом средний вывод резистивного делителя напряжения соединен с базой блокирующего транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, база предварительного транзистора соединена с управляющей шиной, а его коллектор соединен с базой согласующего транзистора, коллекторно-эмиттерный переход которого подключен к базе и коллектору выходного транзистора, согласно изобретению, входной транзистор имеет p-n-p-проводимость, причем его база подключена к коллектору предварительного транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине, а база к коллектору блокирующего транзистора. С помощью указанных элементов и соединений между ними в данном транзисторном ключе при тех же аппаратурных затратах, что и в прототипе, достигается ограничение сверхтоков и уменьшение остаточного напряжения, в режиме больших токов, равное:![транзисторный ключ, патент № 2071172](/images/patents/401/2071172/2071172-2t.gif)
На основании анализа и сравнения существенных признаков заявленного решения и прототипа можно сделать вывод, что предложенное устройство обладает новизной, заключающейся во введении ограничения сверхтоков. Благодаря наличию новых существенных признаков, предлагаемое устройство обеспечивает повышение надежности. При поиске и анализе сведений об отличительных признаках предлагаемого транзисторного ключа идентичные или эквивалентные признаки в науке и технике не обнаружены. Таким образом, из известной на дату подачи заявки информации по нормативно установленному перечню источников научно-технической информации, сущность идентичного или эквивалентного решения в СССР и за рубежом не обнаружена, т.е. предлагаемое техническое решение обладает новизной, существенными отличиями и обеспечивает возможность достижения положительного эффекта при реализации изобретения. На чертеже изображена принципиальная схема транзисторного ключа, который содержит выходной транзистор 1, источник 2 напряжения смещения, входной, согласующий, блокирующий и предварительный транзисторы 3-6 соответственно, датчик тока 7 и резистивный делитель 8, состоящий из резисторов 9 и 10, резистора 11, запирающего входной транзистор 3. Наличие резистора 11 повышает максимально допустимое напряжение коммутации транзисторного ключа, однако при малых коммутируемых напряжениях (в зависимости от типа транзистора 3) это может отсутствовать. Источник напряжения смещения может быть реализован, например, по схеме [3] с выходным напряжением Uсм 1 + 1,5 В и выходным сопротивлением Rсм. В качестве транзистора 1 можно использовать транзистор 2Т935А, в качестве транзисторов 3, 4 2Т836Б, в качестве транзисторов 5, 6 2Т630Б, в качестве резисторов 7, 9, 10, 11 резисторы С2-33. Транзисторный ключ работает следующим образом. При отсутствии сигнала на управляющем входе все транзисторы закрыты и ключ разомкнут. При подаче входного сигнала транзисторы 6, 3, 1 открываются, а транзисторы 4 и 5 остаются закрытыми. Транзисторный ключ замыкается. В номинальном режиме падение напряжения на транзисторном ключе равно напряжению насыщения коллектор эмиттер выходного транзистора 1:
![транзисторный ключ, патент № 2071172](/images/patents/401/2071172/2071172-3t.gif)
В номинальном режиме ток базы транзистора 1 определяется:
![транзисторный ключ, патент № 2071172](/images/patents/401/2071172/2071172-4t.gif)
где Ud[к-э напряжение насыщения коллектор-эмиттер входного транзистора 2,
Uds[Б-э напряжение насыщения база-эмиттер выходного транзистора 1. Максимальный ток, при котором выходной транзистор 1 находится в режиме насыщения (граница номинального режима) определяется:
I1кн=I1Бн
![транзисторный ключ, патент № 2071172](/images/patents/401/2071006/183.gif)
![транзисторный ключ, патент № 2071172](/images/patents/401/2071047/946.gif)
где
![транзисторный ключ, патент № 2071172](/images/patents/401/2071047/946.gif)
![транзисторный ключ, патент № 2071172](/images/patents/401/2071172/2071172-5t.gif)
UdБs[=Iкз
![транзисторный ключ, патент № 2071172](/images/patents/401/2071006/183.gif)
Через резистивный делитель 8 это напряжение подается на базу блокирующего транзистора 5, который, открываясь, ограничивает входной ток предварительного транзистора 6 и, тем самым, ограничивается и стабилизируется ток короткого замыкания выходного транзистора 1, равный:
![транзисторный ключ, патент № 2071172](/images/patents/401/2071172/2071172-6t.gif)
где UББ-э напряжение база-эмиттер блокирующего транзистора 5. Таким образом, использование предлагаемого транзисторного ключа, в сравнении с известным прототипом, обеспечивает ограничение сверхтоков и уменьшение остаточного напряжения в режиме больших токов при тех же аппаратурных затратах, что и в прототипе.
Класс H03K17/08 модификации для защиты коммутирующей цепи от сверхтока или перенапряжения
Класс H03K17/60 представляющих собой биполярные транзисторы