SU1755369A1 - Магнитно-транзисторный ключ - Google Patents

Abstract

Использование: в контрольно-измерительной технике Сущность изобретени  наличие токоограничивающего транзистора , второго диода, включенных параллельно с базой силового транзистора, позвол ет поддерживать на нагрузке напр жение, равное напр жению источника питани  без использовани  дополнительного источника питани  Устройство содержит шины 1 и 2 питани , силовой транзистор 3, трансформатор тока 5, первый и второй диоды 8 и 10, нагрузку 9, токоуправл ющий ключ 11, токо ограничивающий транзистор 12, третий ди од 14 1-11-13-2, 1-3-4-6-2 1 ил.

Description

Изобретение относится к импульсной технике и автоматике и может быть использовано в системах регулирования и управления, в частности для обеспечения импульсным питанием постоянных заломи- 5 нающих устройств при считывании из них информации.

Известен магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, в коллекторной цепи которого включена пер- 10 вичная обмотка трансформатора тока, цепь нагрузки с источником питания, Два дополнительных транзистора позволяют минизировать потери мощности при открывании силового транзистора. 15

Однако этот ключ при изменении нагрузки не может обеспечить стабильность напряжения на последней, а для обеспечения на нагрузке номинального напряжения необходимой величины требует дополни- 20 тельного источника для компенсации падения напряжения на переходе коллектор-эмиттер силового транзистора и первичной обмотке трансформатора. Кроме того, магнитно-транзисторный ключ имеет 25 низкое быстродействие из-за задержек на элементах в цепи обратной связи.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является магнитно-транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, 30 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 транзи- 35 Стора, управляющий транзистор, его связи, дополнительный транзистор и резистор, который включен параллельно базоэмиттерному переходу дополнительного транзистора одним выводом к второму вы- 40 воду диода, а вторым к эмиттеру силового транзистора, коллектор дополнительного транзистора с базой управляющего транзистора, причем управляющий и дополнитёльные транзисторы разного типа 45 проводимости.

Этот ключ имеет невысокое быстродействие из-за задержек на большом количестве элементов в цепи обратной связи, невысокую стабильность напряжения на на- 50 грузке из-за падения напряжения на переходе эмиттер-коллектор (к-э) силового транзистора и первичной обмотке трансформатора.

Цель изобретения - повышение быстро- 55 Действия и надежности при изменении параметров нагрузки, за счет малого насыщения ключа и компенсации падения напряжения на переходе (к-э) силового 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 кол лектор-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 первичной 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 токоогрзничивающий 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 питания.

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 токоог5 1755369 рзничивающего транзистора 12 и через второй резистор 13 с шиной 2 источника питания. Эмиттер токоограничивающего транзистора 12 включен через второй диод 14 в цепь нагрузка 9 - первый диод 8. Пер- 5 вый резистор 15 включен между базой силового транзистора 3 и шиной 1 источника 7 питания. Третий резистор 16 шунтирует вторичную обмотку 7 трансформатора 5.

Устройство работает следующим обра- 1.0 зом.

В исходном состоянии на входе управляющей цепи 11 действует сигнал, разрешающий свободное прохождение тока через управляющую цепь 1! поэтому падение на- 15 пряжения на управляющий цепи 11 недостаточно для отпирания силового транзистора 3. . Силовой транзистор 3 закрыт, что гарантируется наличием в базовой цепи диода ΊΟv\ резистора 15, шунтирующе- 20 го базовую цепь. Ток в коллекторной цепи силового транзистора 3 отсутствует, а следовательно, отсутствует на обмотках 4 и 7 трансформатора 5 и в нагрузке 9. ,

Отсутствие сигнала на входе управляю- 2Ϊ5 щей цепи 11 приводит к увеличению падения напряжения на управляющей цепи 11, что разрешает прохождение тока по цепи: шина.2 источника питания, резистор 13, диод 10, переход база-эмиттер силового тран- 30 зистора 3, шина. 1 источника питания. Соответственно в коллекторной цепи силового транзистора 3 появляется ток, который протекает по следующим цепям: шина 2 источника питания, резистор 6. первичная об- 35 мотка 4 трансформатора 5, переход • коллектор-змиттёр силового транзистора 3, шина 1 источника питания: шина 2 источника питания, нагрузка 9, диод 8, с ответвлением на резистор 16 и вторичную обмотку 7 40 трансформатора 5. переход коллекторэмиттер силового транзистора 3, шина 1 источника питания.

Резистор 6 выбран так, что ток, протекающий по цепи: резистор 6, первичная об- 45 мотка 4 трансформатора 5, всегда больше, чем максимальный ток, протекающий в цепи: нагрузка 9, диод 8, разветвление резистор 16, вторичная обмотка 7 трансформатора 5. Поэтому на вторичной 50 обмотке 7 трансформатора 5 наводится, до. полнительная ЭДС, приложенная одной полярностью к коллектору Силового трансформатора 3, а другой полярностью к нагрузке 9, что обеспечивает компенсацию 55 падения напряжения на силовом транзисторе 3 и диоде 8, а следовательно, соответствие напряжения источника питания напряжению на нагрузке.

При этом, если напряжение на нагрузке Доказывается больше, чем на резисторе 13, ток будет течь по .цепи: шина 2 источника питания, резистор 13, токоограничивающий 5 транзистор 12, диод 14. диод 8, вторичная обмотка 7 трансформатора 5, с ответвлением на резистор 16, переход коллектор -эмит тер силового транзистора 3, шина 1 источника питания.

1.0 Это приводит к увеличению падения напряжения на резисторе 13 и уменьшению падения напряжения на'диоде 10, переходе база-эмиттер силового транзистора 3, а следовательно, к уменьшению тока базы сило15 вого транзистора 3, уменьшению тока коллектора, уменьшению напряжения на нагрузке 9, т.е, к стабилизации напряжения на нагрузке 9. При этом обратной связью обеспечивается ненасыщенный режим ра20 боты силового транзистора 3. Падение напряжения на токоограничиваюЩём транзисторе 12 компенсирует падение напряжения на переходе база-эмиттер силового транзистора 3. Падение напряжения на 25 диоде 10 компенсируется падением напряжения на диоде 14.

Если напряжение на нагрузке 9 оказывается меньше, чем на резисторе 13, то токоограничивающий транзистор %12 30 подзапирается, увеличивается ток в цепи диод 10 - база силового транзистора 3, а следовательно, и ток в коллекторной цепи силового транзистора 3. При этом увеличивается ЭДС самоиндукции на вторичной об35 мотке 7, а следовательно, и напряжение на нагрузке 9.

При появлении сигнала на входе управляющей цепи 11, последняя шунтирует переход база-эмиттер силового транзистора 3.

Ток коллектора уменьшается и на силовом транзисторе 3 появляется ЭДС самоиндукции трансформатора 5, величина которой определяется резистором 16. Диод 8 предотвращает прохождение ЭДС самоиндук45 ции на нагрузку 9.

Управляющая цепь 1ΐ может быть выполнена, например, в виде 14МС с открытым коллектором или переходом эмиттер-коллектор транзистора. ' ·

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить на нагрузке 9 стабильное напряжение, равное напряжению источника питания без использования дополнительного источника питания, увелй55 чить быстродействие системы, т.е, уменьшить минимальную длительность импульса на нагрузке, за счет сокращения времени задержки междупоявлёнием сигнала на входе управляющей цепи 11 и появлением напряжения питания на нагрузке 9, что

1755369 8 обеспечивается минимальным количеством активных элементов в этой цепи.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в повышении на- 5 дежности работы устройства за счет увеличения стабильности напряжения питания нагрузки, увеличении быстродействия, получении на нагрузке напряжения, равного напряжению источника питания, без допол- 10 нйтельного источника, что сокращает энергопотребление устройства и упрощает его конструкцию,

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Магнитно-транзисторный ключ, содер- 15 жащий силовой транзистор, эмиттер которого подключен к первой шине источника питания, коллектор к конечному выводу первичной обмотки трансформатора тока и начальному выводу вторичной обмотки, ко- 20 нечный вывод которой соединен с первым выводом прямовключенного первого диода, база силового транзистора подключена к первым выводам первого резистора и прямовключенного второго диода, токоограни- 25 чивающий транзистор, эмиттер которого соединён 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 изменений нагрузки, введён 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 источника питания.