Переключающее устройство с переменной структурой

Переключающее устройство с переменной структурой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к импульсной коммутационной технике. Может быть использоваго в качестве силового ключа в системах автоматического регулирования. Цель изобретения - повышение КПД и увеличение быстродействия. Для этого в устройство введены три МДП-транзистора 3, 4и 5j которые совместно с биполярным транзистором 2 ключа образуют две параллельаые коммутирующие цепи. Устройство содержит транзисторный ключ 1, датчик 6 тока, пороговый э лемент 7, элемент И-КЕ 8, клеммы 11 и 1ч источника питания, нагрузку 10, сток первого МДП-транзистора 3 соединен с эмиттером биполярного транзистора 2, база которого подключена к истоку второго 4 и стоку третьего 5МДП-транзисторов. На чертеже также показаны: общая шина .12 и управляющая шина 20 устройства, первая 9 и вторая 13 выходные клеммы транзисторного ключа, первая 18 и вторая 19 управляющие имны транзисторного ключа. 1 ил. i СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИУ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 03 К 17/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3901891/24-21 ((22) 27.05.85 (469 30.01.87. Бюл. № 4 (71) Владимирский политехнический институт и Московский авиационный институт им. Серго, Орджоникидзе (72) Е.В.Машуков и В.В.Сергеев (53) 621.382(088.8) (56) Патент ФРГ ¹ 3240778, .кл. Н 03 К 17/56, 04.11.82.

Электронная техника в автоматике.

Вып. 13. М.: Радио и связь, 1982, с. 205, рис. 1. (54) ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ (57) Изобретение относится к импульсной коммутационной технике.

Может быть использоваго в качестве силового ключа в системах автоматического регулирования. Цель изобре„„S0„„3287278, А1 тения — повышение КПД и увеличение быстродействия. Для этого в устройство введены три МДП-транзистора 3

4 и 5, которые совместно с биполярным транзистором 2 ключа образуют две параллель ые коммутирующие цепи, Устройство содержит транзисторный ключ 1, датчик 6 тока, пороговый элемент 7, элемент И-НЕ 8, клеммы 11 и 14 источника питания, нагрузку 10, сток первого МДП-транзистора 3 соединен с эмиттером биполярного транзистора 2, база которого подключена к истоку второго 4 и стоку третьего

5 МДП-транзисторов. На чертеже также показаны: общая шина 12 и управляющая шина 20 устройства, первая

9 и вторая 13 выходные клеммы транзисторного ключа, первая 18 и вторая

19 управляющие шины транзисторного ключа. 1 ил.

1287278

Изобретение относится к импульсной коммутационной технике и может быть использовано в качестве силовоro ключа в системах автоматического регулирования. 5

Целью изобретения является повышение КПД и увеличение быстродействия устройства за счет перекоммутации проводящих цепей транзисторного ключа при перегрузках, введения второго управляющего входа ключа и использования коммутирующей цепи для ускорения переключения транзисторного ключа. Цель достигается введением трех МДП-транзисторов, которые совместно с биполярным транзистором ключа образуют две параллельные коммутирующие цепи.

На чертеже показана функциональная схема устройства. 20

Устройство содержит транзисторный ключ 1, биполярный транзистор 2, первый 3, второй 4 и третий 5 МДП-транзисторы, датчик тока 6, пороговый элемент 7, элемент И-НЕ 8. Коллектор биполярного транзистора 2 соединен со стоком второго МДП-транзистора 4 к подключен к первой выходной клемме

9 транзисторного ключа 1, которая через нагрузку 10 подключена к первой клемме 1 i источника питания. Истоки первого 3 и третьего 5 МДП-транзисторов подключены к общей шине 12 устройства и к второй выходной клемме

13 транзисторного ключа, которая че- 35 рез датчик 6 соединена с второй клеммой 14 источника питания. Выход 15 датчика тока 6 подключен к входу

16 порогового элемента 7, выход 17 которого подключен к одному иэ входов 40 элемента И-НЕ 8. Сток первого МДПтранзистора 3 соединен с эмиттером биполярного транзистора 2, база которого подключена к истоку второго 4 и стоку третьего 5 МДП-транзисторов. 45

Выход элемента И-НЕ 8 подключен к первому управляющему входу 18 транзисторного ключа, а объединенные затворы первого 3 и второго 4 МДП-транзисторов соединены с вторым управляющим входом 19 транзисторного ключа 1, который подключен к второму входу элемента И-НЕ 8 и управляющей шине 20 устройства.

Устройство функционирует следующим образом.

В закрытом состоянии ключа на управляющую шину 20 устройства подан нулевой сигнал относительно общей шины 12. Первый 3 и второй 4 МДП-транзисторы при этом закрыты, а третий

МДП-транзистор 5 открыт и поддерживает закрытое состояние биполярного транзистора 2. Коммутирующие цепи,, образованные МДП-транзисторами 4, 5 и биполярным транзистором .2, МДПтранзистором 3, разомкнуты, и ток через нагрузку 10 не протекает. Напряжение на датчике тока 6 равно нулю, выходной сигнал порогового устройства

7 также равен нулю.

В открытом состоянии устройства на управляющую шину 20 подается единичный сигнал, который открывает МДПтранзисторы 3 и 4, и между первой 9 и второй 13 выходными клеммами транзисторного ключа 1 образуется токопроводящая цепь, в результате чего от источника питания через нагрузку

10, транзисторный ключ 1, датчик тока 6 протекает ток.

Пока величина этого тока не превышает номинальное значение, сигнал на выходе 17 порогового элемента 7 остается равным нулю и третий МДПтранзистор 5 открыт. Падение напряжения на этом транзисторе таково, что переход база-эмиттер биполярного транзистора 2 закрыт и ток протекает только по цепи, образованной МДПтранзисторами 4 и 5. Потери мощности в ключе, обусловленные падением напряжения на этих МДП-транзисторах при токе меньше номинального, невелики— меньше, чем потери мощности в цепи, образованной биполярным транзистором

2 и первым МДП-транзистором 1 при том же самом токе. Один биполярный транзистор также имел бы вьп окое нап ряжение насыщения с учетом того, что коммутируемая цепь высокольтная.

Прн включении устройства через открытый третий МДП-транзистор 5 емкость затвор-исток второго МДПтранзистора 4 разряжается, "..ранзистор

4 закрывается и ток через нагрузку прекращается.

Если при включенном устройстве ток через нагрузку и, следовательно, через датчик превьппает номинальный, происходит изменение структуры ключа.

Пороговый элемент 7 вырабатывает единичный сигнал, на выходе элемента

И-НЕ 8 вырабатывается нулевой сигнал, который закрывает МДП-транзистор 5, напряжение на базе биполярного тран1287278

Составитель В.Лементуев

Техред Й.Еопович Корректор В.Бутяга

Редактор N.Öèòõèíà

Тираж 899 Подписное.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и oTKpbITHH

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7728/58

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4 зистора 2 увеличивается и он отпирается. Ток нагрузки протекает по цепи последовательно соединенных биполярного транзистора 2 и первого МДПтранзистора 3. Эта цепь, несмотря на большие потери мощности, обладает большей нагрузочной способностью.

Данный режим реализуется только при перегрузках, например, при включении и в других кратковременных режимах.

Биполярный транзистор 2 насыщен . из-за большого сопротивления высокоомной коллекторной области, обусловленного высоковольтными р-п переходами, и степень его насыщения увеличивается с увеличением тока.При вык- лючении устройства первый МДП-транзистор 3 закрывается, обрывая цепь для тока эмиттер-база, а третий МДПтранзистор 5 открывается, создавая 20 ниэкоомную цепь для рассасывания носителей из коллекторной области и перехода база-коллектор биполярного транзистора 2. В результате время выключения сокращается.

Таким образом, при номинальных токах нагрузки в транзисторном ключе используется экономическая цепь, состоящая из высоковольтного второ го МДП-транзистора 4 и низковольтно- 30 го третьего МДН-транзистора 5. При больших токах нагрузки используется цепь биполярного транзистора 2, а при переключении устройства обе цепи взаимодействуют, обеспечивая высо- 35 кое быстродействие.

Формула изобретения

Переключающее устройство с переменной структурой, содержащее транзисторный ключ, выполненный на биполярном транзисторе, датчик тока, пороговый элемент, элемент И-НЕ, коллектор биполярного транзистора соединен с первой выходной клеммой транзисторного ключа, которая через нагрузку соединена с первой клеммой источника питания, вторая выходная клемма транзисторного ключа через датчик тока подключена к второй клемме источника питания, выход датчика тока подключен к входу порогового элемента, выход которîro соединен с одним из входов элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с управляющей шиной устройства, а выход — с первым управляющим входом транзисторного ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД и увеличения быстродействия, в транзисторный ключ введены три МДП-транзистора, сток первого МДП-транзистора соединен с эмиттером биполярного транзистора, база которого подключена к истоку второго и стоку третьего МДПтранзисторов, затвор третьего МДПтранзистора подключен к первому управляющему входу транзисторного ключа, а исток соединен с общей шиной устройства, истоком первого МДПтранзистора и второй выходной клем мой транзисторного ключа, сток второго МДП-транзистора соединен с коллектором биполярного транзистора, а затворы первого и второго МДП-тран» зисторов подключены к второму управляющему входу транзисторного ключа, который соединен с управляющей шиной устройства.