Claims (2)
30 ( п-5) резисторов и п поэисторов. причем второй и каждый из (п-2) введенных вспомогательных транзисторы подключены эмиттерами к базам соответствующих (п-1) силовых транзисторов , а базами через соответствующий разделительный диод - к коллекторам силовых транзисторов, каждый обратный диод включен с соответствующим резистором в последовательную цепь, выводы которой подключены параллель но эмиттер-коллекторному переходу соответствующего.вспомогательного транзистора, коллектор которого подключен ко входной шине, соединенной с первыми выводами позисторов, вторы выводы которыхподключены к базам соответствующих вспомогательных тран зисторов. На чертеже представлена принципиальна электрическа схема предлагаемого устройства, . .- ранзисторный ключ содержит п, например два, параллельно соединенны силовых транзистора 1 и 2, вспомогательные транзисторы 3 и 4, разделительные диоды 5 и 6, позисторы 7 и 8 (терМисторы с положительным ТКС), обратные диоды . и 10 резисторы 11 и 12, источник 13 питани и нагрузку 14. На входключа поступают управл ющие сигналы от источника 15. Вспомогательные транзисторы 3 и 4 подключены эмиттерами к базам силовых транзисторов 1 и 2, а базами через разделительные диоды 5 и б - к общей точке соединени коллекторов 9Иловых транзисторов 1 и 2. Одни выводы позисторов 7 и 8 соединены с базами вспомогательных транзисторов 3 и 4, а другие их выводы .совместно с коллекторами этих транзисторов сое динены с управл ющим входом ключа. Цепи из последовательно соединенных обратных диодов 9 и 10 и резисторов 11 и 12 включены параллельно эмиттерно-коллекторным переходам вспомо гательных транзисторов 3 и 4. Силовые транзисторы 1 и 2 объединены индивидуальными термическими отрицательными обратными св з ми (ООС) с позисторами 7 и 8, расположе ными непосредственно на полупроводниковой структуре силовых транзисторов 1 и 2. Предлагаемый транзисторный ключ работает следующим образом. При поступлении на вход ключа отрицательного управл ющего напр же ни обратные диоды 9 и ДО смещаютс в пр мом направлении и, шунтиру вспомогательные транзисторы 3 и 4, обеспечивают надежное запирание си ловых транзисторов 1 и 2, предотвра ща нежелательную инверсию режима этих транзисторов. Так как напр жение на коллекторах запертых силовых транзисторов 1 и 2 положительное и достаточно высокое (Е), то разделительные диоды 5 и 6 смещены в обратном направлении и раздел ют низковольтную входную и высоковольтную силовую цепи ключа. При подаче на вход ключа положительного управл ющего напр жени диоды 9 и 10 запираютс , а через позисторы 7 .и 8 и базо-эмиттерные переходы силовых транзисторов 1 и 2 протекает ток пр мого смещени вспомогательных транзисторов 3 и 4 от источника управл ющих сигналов. Так как токи в позисторах 7 и 8 и в базах силовых транзисторов 1 и 2 отличаютс в ((1 + 1) раз (где ft - динамический коэффициент передачи базового тока вспомогательных транзисторов 3 и 4), то энергетические потери на позисторах невелики и вли ние собственного их разогрева на порог . срабатывани исключаетс . В результате силовые транзисторы 1 и 2 открываютс и напр жение на их коллекторах начинает уменьшатьс . Известно, что, контролиру величину и знак напр жени на коллекторном переходе ( ) , можно осуществить работу силовых транзисторов в заданном режиме независимо от изменени тока нагрузки . Оптимальному режиму, при котором суммарные потери в силовых транзисторах минимальны, соответствует определенное оптимальное значение V у , Обычно это режим неглубокого насыщени , близкий к граничному, при KOTOpoMV,5 0. Однако в св зи со значительным разбросом собственных сопротивлений баз, ЭIvlиттepa и коллектора силовых транзисторов 1 и 2 и-х V g ,5пт |TaJ{жe различны. Поэтому дл надежной работы мседного ключа необходимо обеспечить индивидуальный контроль напр жений V дл каждого п параллельно соединенных силовых транзисторов, разв зав их базы of общего входного 3 ажима. Необходимость индивидуального регулировани V )(5 , а вместе с тем и тока базы в соответствии с изменением тока коллектора силовых транзисторов диктуетс различием протекающих через них токов и наличием сильной зависимости усилени базового тока от величины тока коллектора и температуры каждого из параллельно соединенных транзисторов. В соответствии с этим в транзисторном ключе предусмотрено индивидуальное спежение тока базы за током коллектора (нагрузки) каждого силового транзистора, которое осуществл етс следующим образом. При уменьшении потенциала коллекторов напр жение силовых транзисторов 1 и 2 уменьшаетс и при достижении его заданного оптимального значени диоды 5 и 6 открываютс При этом ток, протекающий через позисторы 8 и 9 и определ ющий базовый ток вспомогательных транзисторо 3 и 4, через открытые диоды 5 и 6 начинает ответвл тьс в выходную цепь ключа, что приводит к уменьшению базового тока вспомогательных транзисторов 3 и 4, уменьша на них падение напр жени и ограничива та ким образом дальнейшее насыщение си ловых транзисторов 1 и 2. При увеличении тока нагрузки напр жени силовых транзисторов увеличиваютс и диоды 5,6 начинают запиратьс , что приводит к увели чению базовых токов вспомогательных транзисторов 3 и 4 и уменьшению их выходных сопротивлений,.В результате базовые токи силовых транзисторов 1 и 2 увеличиваютс , обеспечива таким образом заданную степень насыщени . Так как базы силовых транзисторо 1 и 2 на этапе регулировани насыщенного базового тока разв заны зна чительными динамическими сопротивле ни ми транзисторов 3 и 4 от общего входного зажима, то при этом обеспе чиваетс индивидуальное слежение за напр жением каждого из парал лельно соединенных силовых транзисторов 1 и 2. При переключении транзисторов на ибольшему разбросу подвержено врем выключени из-за наличи длительног этапа рассасывани избыточных носителей (tpdcc ). Поскольку степень на сыщени силовых транзисторов 1 и 2 до выключени поддерживают посто нной , то накопленные зар ды избыточных носителей в структурах одинаковы . Идентичность tpg. улучшение, таким образом, токораспределени при переключении достигаетс путем выравнивани запирающих силовые тра зисторы 1 и 2 обратных токов, проте кающих через обратные диоды 9 и 10 и входные цепи транзисторов. Это осу ществл етс включением последовател но с обратными диодами 9 и 10 резис торов 11 и 12. Это дает возможность обеспечить выравнивание коллекторных токов силовых транзисторов 1 и 2 в услови х посто нства их температур. Однако токораспределениё в парал лельно соединенных транзисторах в значительной мере зависит от условий теплообмена между структурами и окружающей их средой, причем в схемах со слежением тока базы за то ком коллектора,, в КОТОЕЯЛХ используютс режимы работы с невысокой степенью насыщени , близкие к граничным , температурные зависимости токораспределени и времени переключени силовых транзисторов наиболее выра- жены. С учетом этого в транзисторном ключе предусмотрены индивидуальные термические ООС между каждым из силовых транзисторов и соответствующим позистором, вл ющимс регул тором насыщающего базового тока. Термические ООС осуществл ютс путем непосредственного теплового контакта структуры силовых транзисторов 1 и 2 и позисторов 7 и 8, включенных в базовые цепи вспомогательных транзисторов 3 и 4. С изменением температуры структуры силового транзисто-. ра происходит согласное изменение сопротивлени позистора ипротивоположное изменение базового тока силового транзистора, в результате чего степень насыщени последнего поддерживаетс посто нной в широком диапазоне изменени температур. Этим достигаетс улучшение токораспределени в силовых транзисторах как в статике , так и при их переключении. Кроме того, позисторы выполн ют и свою пр мую функцию тепловой защиты силовых транзисторов и ключа в целом. Совокупность перечисленных выше мер позвол ет обеспечить существенное повышение надежности работы мощного транзисторного ключа. Формула изобретени Транзисторный ключ, содержащий п параллельно соединенных силовых транзисторов, два вспомогательных транзистора, один из которых подключен эмиттером к базе первого силового транзистора, базой через разделительный диод - к коллекторам силовых транзисторов, обратный диод и п ть резисторов, отличающийс тем, что, с целью повышени надежности , в него введены (п-2) вспомогательных транзисторов, (п-1) разделительных и (п-1) обратных диодов, (п-5) резисторов и п позисторов, причем второй и каждый из (п-2) введенных вспомогательных транзисторы подключены эмиттерами к базам соответствующих (п-1) силовых транзисторов , а базами через соответствующий разделительный диод - к коллекторам силовых транзисторов, каждый обратный диод включен с соответствущим резистором в последовательную цепь, выводы которой подключены параллельно эмиттер-каплекторному переходу соответствующего вспомогательного транзистора, коллектор которого подключен ко входной шине, соединенной с первыми выводами позисторов, вторые выводы которых подключены к30 (p-5) resistors and n poeistors. the second and each of the (p-2) introduced auxiliary transistors are connected by emitters to the bases of the corresponding (p-1) power transistors, and the bases through the corresponding separation diode to the collectors of power transistors, each reverse diode is connected with a corresponding resistor in the series circuit, the terminals which are connected in parallel to the emitter-collector junction of the corresponding auxiliary transistor, the collector of which is connected to the input bus connected to the first terminals of the posistor, the second terminals to which are connected to the bases of the corresponding auxiliary transistors. The drawing shows the circuit diagram of the proposed device,. .- the switch key contains n, for example, two, parallel-connected power transistors 1 and 2, auxiliary transistors 3 and 4, separation diodes 5 and 6, posistor 7 and 8 (thermistors with positive TKS), reverse diodes. and 10 resistors 11 and 12, power supply 13 and load 14. The input of the switch receives control signals from source 15. Auxiliary transistors 3 and 4 are connected by emitters to the bases of power transistors 1 and 2, and to the bases through dividing diodes 5 and b to the common The junction point of the collectors 9 of IL transistors 1 and 2. Some of the terminals of posistor 7 and 8 are connected to the bases of the auxiliary transistors 3 and 4, and their other terminals, together with the collectors of these transistors, are connected to the control input of the switch. Circuits from series-connected reverse diodes 9 and 10 and resistors 11 and 12 are connected in parallel to the emitter-collector junctions of auxiliary transistors 3 and 4. Power transistors 1 and 2 are combined by individual thermal negative feedback (OOS) with posistor 7 and 8, located directly on the semiconductor structure of the power transistors 1 and 2. The proposed transistor switch works as follows. When a negative control voltage arrives at the input, the reverse diodes 9 and TO are shifted in the forward direction and, bypassing, the auxiliary transistors 3 and 4, ensure reliable locking of the power transistors 1 and 2, preventing unwanted inversion of the mode of these transistors. Since the voltage on the collectors of the locked power transistors 1 and 2 is positive and high enough (E), the separation diodes 5 and 6 are shifted in the opposite direction and separate the low-voltage input and high-voltage power circuits of the switch. When a positive control voltage key is applied to the input, diodes 9 and 10 are locked, and through posistors 7 and 8 and the base-emitter transitions of the power transistors 1 and 2 the forward bias of the auxiliary transistors 3 and 4 from the source of control signals flows. Since the currents in posistor 7 and 8 and in the bases of power transistors 1 and 2 differ ((1 + 1) times (where ft is the dynamic transmission coefficient of the base current of the auxiliary transistors 3 and 4), the energy losses in posistor are small and the effect their own heating to the threshold of operation is eliminated. As a result, the power transistors 1 and 2 are opened and the voltage on their collectors begins to decrease. It is known that, controlling the magnitude and sign of the voltage on the collector junction (), it is possible to carry out the work of the power transistors in In this mode, regardless of the change in the load current, the optimum mode, in which the total losses in the power transistors are minimal, corresponds to a certain optimal value of V y. Usually, this is a shallow saturation mode, close to the boundary one, with KOTOpoMV, 5 0. However, due to the considerable scatter the intrinsic resistances of the bases, EIvlITTEPA and collector of power transistors 1 and 2 and-x V g, 5pt | TaJ {are different. Therefore, for reliable operation of the msed-key, it is necessary to ensure individual control of voltages V for each n in parallel with single power transistors, developing their base of the common input 3 modes. The need for individual regulation of V) (5, and at the same time, the base current in accordance with the change in the collector current of the power transistors is dictated by the difference of the currents flowing through them and the strong dependence of the base current on the collector current and temperature of each of the parallel connected transistors. In accordance With this, in the transistor dongle, the individual base current is followed by the collector current (load) of each power transistor, which is performed as follows. decreasing the potential of the collectors, the voltage of the power transistors 1 and 2 decreases and when it reaches its specified optimum value, diodes 5 and 6 open. At the same time, the current flowing through posistor 8 and 9 and determining the base current of the auxiliary transistors 3 and 4 through open diodes 5 and 6 begins to branch into the output circuit of the key, which leads to a decrease in the base current of the auxiliary transistors 3 and 4, reducing the voltage drop on them and thus limiting further saturation of the power transistors 1 and 2. With increasing the load current of the voltage of the power transistors increases and the diodes 5,6 begin to close, which leads to an increase in the base currents of the auxiliary transistors 3 and 4 and to a decrease in their output resistances. As a result, the base currents of the power transistors 1 and 2 increase, thus providing a predetermined degree saturation. Since the bases of power transistors 1 and 2 at the stage of regulating the saturated base current are developed by the significant dynamic resistances of transistors 3 and 4 from the common input terminal, this ensures individual monitoring of the voltage of each of the parallel-connected power transistors 1 and 2. When switching transistors on a large spread, the turn-off time is affected due to the presence of a long stage of absorption of excess media (tpdcc). Since the saturation level of the power transistors 1 and 2 is kept constant until the power is turned off, the accumulated charges of the excess carriers in the structures are the same. Identity tpg. improvement, thus, of the current distribution during switching is achieved by aligning the reverse currents of the locking power transistors 1 and 2 flowing through the reverse diodes 9 and 10 and the input transistors. This is achieved by switching on successively with reverse diodes 9 and 10 of the resistor 11 and 12. This makes it possible to ensure the alignment of the collector currents of the power transistors 1 and 2 under the conditions of constant temperatures. However, the current distribution in parallel-connected transistors largely depends on the heat exchange conditions between the structures and their environment, and in the schemes for tracking the base current behind the collector, in KOTOYALKh, low-saturation, close-to-temperature modes of operation are used. current distribution and switching time of the power transistors are most pronounced. With this in mind, individual thermal OOS between each of the power transistors and the corresponding posistor, which is the regulator of the saturating base current, are provided in the transistor switch. Thermal OOS are made by direct thermal contact of the structure of the power transistors 1 and 2 and posistor 7 and 8, included in the basic circuits of the auxiliary transistors 3 and 4. With the temperature of the structure of the power transistor changing. There is a consistent change in the posistor resistance and the opposite change in the base current of the power transistor, as a result of which the degree of saturation of the latter is maintained constant over a wide range of temperature variations. This achieves an improvement in the current distribution in the power transistors both in statics and in their switching. In addition, posistors also perform their direct function of thermal protection of the power transistors and the key as a whole. The combination of the above measures allows to ensure a significant increase in the reliability of the powerful transistor switch. The invention includes a transistor switch containing two parallel-connected power transistors, two auxiliary transistors, one of which is connected by an emitter to the base of the first power transistor, and the base through an isolating diode to the collectors of power transistors, a reverse diode and five resistors, characterized in that in order to increase reliability, it introduced (p-2) auxiliary transistors, (p-1) isolation and (p-1) reverse diodes, (p-5) resistors and n posistors, the second and each of (p-2) entered auxiliary x transistors are connected by emitters to the bases of the corresponding (p-1) power transistors, and the bases through the corresponding separation diode to the collectors of power transistors, each reverse diode is connected with a corresponding resistor in a series circuit whose terminals are connected in parallel with the emitter-capacitor junction of the corresponding auxiliary transistor, the collector of which is connected to the input bus connected to the first terminals of the posistor, the second terminals of which are connected to
91173089117308
баэги соответствующих вспомогательных тоанзисторов.Baegi corresponding auxiliary toanzistorov.
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination
«"
И/-:AND/-:
1,Авторское свидетельство СССР 505l28, кл. Н 03 К 17/04, 1978.1, USSR Copyright Certificate 505l28, cl. H 03 K 17/04, 1978.
2.Электричество. 1977, 10, с. 84 и 85.2. Electricity. 1977, 10, p. 84 and 85.