SU1757096A1

SU1757096A1 - Магнитно-транзисторный ключ

Info

Publication number: SU1757096A1
Application number: SU904810909D
Authority: SU
Inventors: Валерий Николаевич Босомыкин; Антонина Михайловна Вишнякова; Геннадий Иванович Шахов
Original assignee: Конструкторское бюро "Электроавтоматика"
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1992-08-23
Also published as: SU1755369A1

Abstract

Использование: контрольно-измерительна техника. Сущность изобретени : наличие токоограничивающего транзисторе и 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 . Магнитно-транзисторный ключ содержит шины 1 и 2 питани , силовой транзистор 3, трансформатор тока 5, первый и второй диоды 8 и 10, нагрузку 9, токоуп- равл ющий ключ 11, токоограничивающий транзистор 12, третий диод 14. 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 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 напряжения на последней, а для обеспечения на нагрузке номинального напряжения 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 быстродействие из-за задержек на большом количестве элементов в цепи обратной связи, невысокую стабильность напряжения на нагрузке из-за падения напряжения 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 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, 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, 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, итретий 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 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.

Введение дополнительных элементов позволяет увеличить быстродействие работы устройства за счет сокращения задержек в цепи обратной связи. При этом обратной связью обеспечивается ненасыщенный режим работы силового транзистора. Появляющаяся на силовом транзисторе ЭДС самоиндукции шунтируется третьим резистором, а первый диод предотвращает прохождение ЭДС самоиндукции на нагрузку, что обеспечивает стабильность напряжения на нагрузке. Это важно при работе прибо5 .1757096 ров с использованием заявляемого устройства в экономичном режиме, т.е. при включении питания только на время работы, например на время считывания информации из ПЗУ.

Наличие токоограничивающего транзистора, второго диода, включенных параллельно с базой силового транзистора, позволяет поддерживать на нагрузке напряжение, равное напряжение источника питания без введения дополнительного источника питания, а также меньшйм 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, дополни- 30 тельный 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, кол- 35 лектором 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 на 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 на·” личием в базовой цепи диода 10 и резистор I 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 токоуправляющем ключе 11, что разрешает прохождение тока по цепи: шина 2 источника питания, резистор 13, диод 10, переход база-эмиттер силового транзистора 3, шина 1 источника питания. Соответственно, в коллекторной цепи силового транЗиСТб'ра 3 появляется ток, который протекает по следующем цепям: шина 2 источника питания, резистор 6, первичная обмотка 4 трансформатора 5 тока, переход коллектор-эмиттер силового транзистора 3, шина 1 источника питания;

i 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.

С Резистор 6 выбран так, Что ток; протекающий по цепи: резистор 6, первичная обмотка 4 трансформатора 5 тока - всегда больше, чем максимальный ток, протекающий в цепи: нагрузка 9, диод 8, разветвление - резистор 16, вторичная обмотка 7 трансформатора 5 тока. Поэтому на вторичной обмотке 7 трансформатора 5 тока наводится дополнительная ЭДС, приложенная одной полярностью к коллектору силового транзистора 3, а другой полярностью - к нагрузке 9, что обеспечивает компенсацию падения напряжения на силовом транзисторе 3 и диоде 8, а следовательно, соответствие напряжения источника питания напряжения на нагрузке.

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.

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 силового транзистора 3, уменьшению · ока коллектора, уменьшению напряжения на нагрузке 9, т.е. к стабилизации напряжения на нагрузке 9. При этом обратной связью обеспечивается ненасыщенный режим работы силового транзистора 3. Падение напряжения на токоограничивающём транзисторе 12 компенсирует падение напряжения на переходе база-эмиттер силового транзистора 3. Падение напряжения на ди7 оде 10 компенсируется падением напряжение на диоде 14.

Если напряжение на нагрузке 9 оказывается меньше, чем на резистор 13, то токоограничивающий транзистор 12 под на нагрузке напряжения, равного напряжению источника питания, без дополнительного источника, что сокращает энергопотребление устройства и упрощает его конструкцию..

запирается, 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 об- 10 мотке 7, а следовательно, и напряжение на нагрузке 9.

При появлении сигнала на входетокоуправляющего ключа 11 последний шунтирует переход база-эмиттер силового транзисто- 15 ра 3. Ток коллектора уменьшается,.и на силовом” транзисторе 3 появляется ЭДС самоиндукции трансформатора 5 тока, величина которой определяется резистором 16: Диод 8 предотвращает прохождение 20 ЭДС самоиндукций на нагрузке 9.

Токоуправляющий ключ 11 может быть выполнен, например, в виде ИМС с открытым коллектором или переходом эмиттерколлектор транзистора, .25

Таким образом, предлагаемое уст-, ройство позволяет получить на нагрузке 9 стабильное напряжение, равное напряжению источника питания, без использования дополнительного источника питания, 30 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 по- 35 явлением напряжения питания на нагрузке 9, что обеспечивается минимальным количеством активных элементов в этой цепи.

Технико-экономические преимущества заявляемого устройства по сравнению с из- 40 вестным заключаются в повышении надеж-, ности работы устройства за счет увеличения стабильности напряжения питания нагрузки, увеличении быстродействия, получении

Claims

Формула изобретения

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, 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, отличающийся 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 резисторе второй шиной источника питания.