Транзисторный биполярный ключ на источнике питания переменного тока

Транзисторный биполярный ключ на источнике питания переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к переключающим устройствам и может быть использовано в электротехнике для замыкания и размыкания электрической цепи переменного тока в заданные промежутки времени.

Имея очень малое сопротивление во включенном состоянии и весьма большое сопротивление в выключенном, транзисторный биполярный ключ на переменном источнике питания в высокой степени удовлетворяет требованиям, предъявляемым к переключающим устройствам.

Известно устройство замыкания и размыкания электрической цепи, содержащее биполярный транзистор, источник питания постоянного тока, являющийся источником управляющего напряжения, источником коллекторного напряжения и источником напряжения смещения, нагрузочный резистор. Первый контакт нагрузочного резистора подключен к коллектору биполярного транзистора, а второй контакт нагрузочного резистора подключен к минусу источника коллекторного напряжения. База биполярного транзистора подключена к общей точке плюса источника коллекторного напряжения и источника напряжения смещения. Эмиттер биполярного транзистора через источник управляющего напряжения соединен с минусом источника напряжения смещения (Батушев В.А. Электронные приборы / В.А.Батушев - М.: Высшая школа, 1969. - С.457).

Основным недостатком описанного устройства замыкания и размыкания электрической сети является отсутствие возможности коммутации цепи переменного тока.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство усиления колебаний, содержащее биполярный транзистор, источник питания постоянного тока, нагрузочный резистор, первый контакт которого подключен к эмиттеру биполярного транзистора, а второй контакт которого подключен к первому входу источника питания, являющегося источником напряжения смещения, и к первому входу источника питания, являющегося источником коллекторного напряжения. Второй вход источника питания, являющегося источником напряжения смещения, через источник, являющийся источником входного сигнала, соединен с базой биполярного транзистора. Второй вход источника питания, являющегося источником коллекторного напряжения, подсоединен к коллектору биполярного транзистора (Батушев В.А. Электронные приборы / В.А.Батушев. - М.: Высшая школа, 1969. - С. 378).

Основным недостатком этого устройства усиления колебаний является отсутствие возможности коммутации цепи переменного тока.

Предлагаемым изобретением решается задача осуществления коммутации цепей переменного тока.

Поставленная задача решается тем, что в транзисторный биполярный ключ на источнике питания переменного тока, содержащий транзистор, нагрузочный резистор, первый контакт которого подключен к эмиттеру биполярного транзистора, а второй контакт подсоединен к первому входу источника питания, причем коллектор биполярного транзистора подключен ко второму входу источника питания, согласно изобретению введены фототранзистор, эмиттер которого соединен с базой биполярного транзистора, и подстроечный резистор, у которого подвижный контакт подключен к коллектору фототранзистора, первый неподвижный контакт подключен ко второму контакту нагрузочного резистора и к первому входу источника питания, второй неподвижный контакт подключен к коллектору биполярного транзистора и ко второму входу источника питания, а источник питания выполнен переменного тока.

Обеспечение возможности коммутации цепей переменного тока обусловлено изменением схемы подключения и открытия биполярного транзистора при положительном и отрицательном потенциале источника переменного напряжения путем введения фототранзистора и подстроечного резистора, использованием свойства полупроводниковых транзисторов в ключевом режиме пропускать ток в обратном направлении вследствие его симметричной структуры (р-n-р или n-р-n), а также подключением биполярного транзистора к источнику питания переменного тока.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого транзисторного биполярного ключа на источнике питания переменного тока, а на фиг.2 - тактовая диаграмма напряжений.

Кроме того, на чертеже используются следующие обозначения:

- Uсети - источник переменного напряжения;

- VT1 - биполярный транзистор;

- VT2 - фототранзистор;

- R1 - подстроечный резистор;

- R2 - нагрузочный резистор;

- э VT1 - эмиттер биполярного транзистора;

- к VT1- коллектор биполярного транзистора;

- б VT1 - база биполярного транзистора;

- э VT2 - эмиттер фототранзистора;

- к VT2 - коллектор фототранзистора;

- б VT2 - база фототранзистора.

Транзисторный биполярный ключ на источнике питания переменного тока содержит биполярный транзистор 1 (VT1), фототранзистор 2 (VT2), подстроечный резистор 3 (R1), нагрузочный резистор 4 (R2), источник питания, выполненный переменного тока, с входом 5 и вторым входом 6.

Первый контакт 7 нагрузочного резистора 4 (R2) подключен к эмиттеру биполярного транзистора 1 (VT1), а второй контакт 8 нагрузочного резистора 4 (R2) подсоединен к первому входу 5 источника питания. Коллектор биполярного транзистора 1 (VT1) подключен ко второму входу 6 источника питания.

Эмиттер фототранзистора 2 (VT2) соединен с базой биполярного транзистора 1 (VT1. Коллектор фототранзистора 2 (VT2) подключен к подвижному контакту 9 подстроечного резистора 3 (R1).

У подстроечного резистора 3 (R1) первый неподвижный контакт 10 подключен ко второму контакту 8 нагрузочного резистора 4 (R2) и к первому входу 5 источника питания, а второй неподвижный контакт 11 подключен к коллектору биполярного транзистора 1 (VT1) и ко второму входу 6 источника питания.

Таким образом, в транзисторном биполярном ключе на источнике питания переменного тока база транзистора 1 (VT1) через эмиттерно-коллекторный переход фототранзистора 2 (VT2) подключена к подвижному контакту 9 подстроечного резистора 3 (R1), первый неподвижный контакт 10 подстроечного резистора 3 (R1) подключен к второму контакту 8 нагрузочного резистора 4 (R2) и к первому входу 5 источника переменного напряжения, второй неподвижный контакт 11 подстроечного резистора 3 (R1) подключен к коллектору транзистора 1 (VT1) и ко второму входу 6 источника переменного напряжения, а эмиттер транзистора 1 (VT1) подключен к первому контакту 7 нагрузочного резистора 4 (R2) (фиг.1).

Транзисторный биполярный ключ на источнике питания переменного тока работает следующим образом. В начальный момент времени (фиг. 2) при подаче управляющего сигнала на базу фототранзистора 2 (VT2) при прохождении положительной полуволны питающего напряжения ток протекает по цепи: первый вход 5 источника питания, второй контакт 8 резистора 4 (R2), первый контакт 7 резистора 4 (R2), переход эмиттер-база транзистора 1 (VT1), эмиттерно-коллекторный переход фототранзистора 2 (VT2), подвижный контакт 9 подстроечного резистора 3 (R1), второй неподвижный контакт 11 подстроечного резистора 3 (R1), вход 6 источника питания.

При прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения и при подаче управляющего сигнала на базу фототранзистора 2 (VT2) ток протекает по следующей цепи: второй вход 6 источника переменного напряжения, переход коллектор-база транзистора 1 (VT1), эмиттерно-коллекторный переход фототранзистора 2 (VT2), подвижный контакт 9 подстроечного резистора 3 (R1), первый неподвижный контакт 10 подстроечного 3 (R1), первый вход 5 источника питания. При прохождении следующей положительной волны питающего напряжения последовательность работы повторяется.

Таким образом, предлагаемое изобретение имеет преимущества по сравнению с известными из-за отсутствия необходимости в источнике постоянного тока с сглаживающим конденсатором и индуктивностью, как для коллекторной, так и для базовой цепи, возможности коммутации переменного тока на одном транзисторе, причем ключевой режим при таком включении поддерживается автоматически при различных значениях переменного синусоидального напряжения.

Транзисторный биполярный ключ на источнике питания переменного тока, содержащий биполярный транзистор, нагрузочный резистор, первый контакт которого подключен к эмиттеру биполярного транзистора, а второй контакт подсоединен к первому входу источника питания, причем коллектор биполярного транзистора подключен ко второму входу источника питания, отличающийся тем, что в него введены фототранзистор, эмиттер которого соединен с базой биполярного транзистора, и подстроечный резистор, у которого подвижный контакт подключен к коллектору фототранзистора, первый неподвижный контакт подключен ко второму контакту нагрузочного резистора и к первому входу источника питания, второй неподвижный контакт подключен к коллектору биполярного транзистора и ко второму входу источника питания, а источник питания выполнен переменного тока.