Электронный ключ — SU 1669064 (original) (raw)
(5 И ГОСУДА Р СТ В Е ННЫ И КОМИТЕ ТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР жЮО ьИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 960233, кл. Н 02 М 3/335, 1979,Техническое описание и инструкция по эксплуатации унифицированных вторичных источников питания ВЖО, 323.104 ТО и ИЭ. (54) ЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры и ЭВМ, Цель изобретения -повышение надежности путем оптимизации траектории переключения силового транзистора. В электронный ключ, содержащий силовой транзистор 1, управляющие транзисторы 11 и 12, первый резистор 10 и трансформатор 9 управления, введены второй резистор 13, усилитель 19, датчик 15 тока, коммутирующий диод 14 и В 5-триггер 18. Благодаря организации цепи контроля перехода база-коллектор транзистора 1 посредством датчика 15 тока рассасывание транзистора происходит при нулевом значении сигнала на его база-эмиттерном переходе, тем самым достигается оптимизация его переключения, 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры и ЭВМ.Целью изобретения является повышение надежности работы путем оптимизации траектории переключения силового транзистора.На фиг,1 приведена принципиальная схема электронного ключа; на фиг,2 - эпюры напряжений в характерных цепях.Работу электронного ключа рассматриваем на примере однотактного стабилизатора постоянного напряжения.Однотактный стабилизатор постоянного напряжения содержит силовой транзистор 1, выходной трансформатор 2, выпрямитель на диодах 3 и 4, 1 С-фильтр на дросселе 5 и конденсаторе 6 и выходные выводы 7 и 8, трансформатор 9 управления и первый резистор 10, первый 11 и вгорой 12 транзисторы управления, второй резистор 13, коммутирующий диод 14, датчик 15 тока, компаратор 1 б, модулятор 17, ВЯ-триггер 18 и усилительный элемент 19.Стабилизатор работает следующим образом,Силовой транзистор 1 периодически включается и "оммутирует постоянное напряжение источника питания Е на первичную обмотку выходного трансформатора 2. Импульсы напряжения, возникающие во вторичной обмотке, через выпрямитель на диодах 3 и 4 и ЕС-фильтр поступают на выходные выводы 7 и 8 стабилизатора.Стабилизация выходного напряжения осуществляется с помощью цепи обратной связи. в которую входят компаратор 16, широтно-импульсный модулятор 17, гранзисторы 11 и 12 управления и трансформатор 9 управления, Компаратор 16 преобразует выходное напряжение стабилизатора в сигнал рассогласования относительно опорного напряжения (фиг,2,17). Этот сигнал поступая на вход широтно-импульсного модулятора 17, преобразует его в последовательность импульсов, которые модулированы по ширине относительно опорной частоты пилообразного напряжения (фиг,2), вырабатываемого широтно-импульсным модулятором 17. При этом управление длительностью включенного состояния силового транзистора, 1 осуществляется с помощью транзистора 12 управления, а формирование длительности выключающего импульса управления - с помогцью транзистора 11 управления,Переключение тока в цепи базы силового транзистора 1 происходит в.три этапа 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На п,грьом этапе транзистор 11 управлен.я о крит сигналом (фиг,2, 11) широтно- импульс слс модулятора 17. а транзистор 12 управления закрыт игналом (фиг.2, 18) Гэ.ипера 10 В эам случае в первичной обмо. к; трансформатор; о управления протекаез гок; сточника вспомогательного напряжения Еэы через резистор 13. Этот ток трансформируется во вторичную обмотку это о трансформатора и создает запирающее напряжение на блэе силового транзистора 1, Величина этого напряжения определяется резистором 10. Включение силового транзистора 1 происходит в моменты врмани. при которых пилообразное напряжение ,фи:.2, 17) широтно-импульсного модулятора 17 нозрлстает до величины выходного напряжения компаратора 16, которое опр делается величиной опорного напряжения Оол(лиг,2, 16) При этом с выхода а ц.ротн импульсного модулятора 17 на вход 5 йЫ-, риггера 18 поступает скачок напряжения положительной полярности (фиг 2, 17 а). В результате "того скачка напря, енид на выходе й"-.-триггера 18 (фиг,2, 18) воз икэе импульс положительной поляр:биост, коорыни обеиечичает включение тра зистора .2 управле .ия. Транзистор 11 управления выкл о ается им."ульсами на выходе Ь ширсчно импульсного модулятора 1;, кзм;. лени., состояний транзисторов 11 и 12 управления выэ вает в обмотке трансрорморэ 3 изменение полярности напряжения (фи 2 ). В результате такого переключен: я апркмения силовой транзистор 1 пгрехэдит иэ выкл оченного состояния в режим глубокого насыщения и в первич гой облотке выходного трансформа. тора 2 в, э; икает ип.льс напряжения, коорьи ап .д:;л; е стся вел;, иной напряжения источника п;гения Е.Гаков состояние н схеме длится до тех пор, пок и;".",ообразное нанряжее(фиг.2, 17) в те" янис оЬратноо хода нс- чизится до напряжа- - а выходе компаратора 18. При таком сравчении напряжений в широтно- импульсном модуляторе 17 на его выходе Ь возникает пеэепад напряжения положительной полярности (фиг,2, 17 в), который вызывает вклю:ечие транзистора 11 управления, Так кь,: транзистор 12 управления при эгом удерживается во включенном состоянии БЗ-триггером 18, то в обмотке трансформатора 9 чапряжение отсутствует. Состоянис схемы, при котором оба транзистор; 11 и ",2 управления открь;ты, характеризует второй этап работы стабилизатора, 11 а этом этапе за счет отсутствия напряжения ;а перепаде база - эмиттер силового т ранэнсторэ 1 происходят оассасывание не 1669064основных носи 1 елей заряда и разрядка емкости перехода через резистор 10, что приводит к выравниванию потенциала вдоль поверхности базы. После выхода силового транзистора 1 иэ режима глубокого насыщения напряжение на его переходе коллектор - эмиттер начинает возрастать и схема переходит в состояние третьего этапа работы.До перехода схемы в состояние третьего этапа силовой транзистор 1 находится в состоянии глубокого насыщения, которое характеризуется тем, что потенциал коллектора ниже потенциала базы. При таком режиме коммутирующий диод 14 находится в состоянии проводимости, что вызывает протекание тока через датчик 15 тока. При этом на выходе усилительного элемента имеется сигнал логического нуля. При выходе силового транзистора 1 из режима глубокого на. сыщения потенциал коллектора становится положительным относительно потенциала базы, что приводит к запиранию коммутирующего диода 14 и прекращению протекания тока через датчик 15 тока. При этом на выходе усилительного элемента возникает скачок напряжения положительной полярности (фиг.1, 19), который действует на вход В ЯЯ-триггера 18, Переключение ЯЯ-триггера 18 вызывает запирание транзистора 12 управления и силового транзистора 1. Запирание этих транзисторов осуществляетсл с временной задержкой трас, обусловленной рассасыванием неосновных носителей в базе силового транзистора и раэряднои емкости перехода база - эмиттер.После запирания силового транзистора 1 схема переходит в состояние третьего этапа ее работы, который является исходным 5 10 15 20 25 30 35 длл повторения режима пеоеключени,. На этом этапе за счет вклю енного соскплнил транзистора ".1 управления к базе силово о гранзистора 1 приложено запирающее н- пряжение через трансформатор 9.Формула изобретения длектронныи ключ, содержащий всгн могательный источник питания, силовой транзистор, коллектор и змиттер которого подключены к выходным выводам, два уп равляющих транзистора, эмиттерами под. ключенных к общей шине управления, трансформатор управления, вторичнал обмотка которого подключена к переходу база - эмиттер силового транзистора, к которому подключен также первый резистор, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения н эдежнос ги работы г.те 1 оптимизации траектории переключения силового транзистора, в него введен ы второй резистор, усилитель, датчик тока, коммутирующий диод и РЯ-триггер, причем датчик тока своим первым выводом подключен к базе силового транзистора, а вторым выводом через ком. мутирующий диод - к коллек 1 ору указанн, - го транзис гора, база первого управляющего транзистора подключена к первому управляющему выводу, база второго управлл ощего транзистора подключена к выходу КЯ-триггера, Б-вход которого через усилитель связан с выходом датчика тока, а Б- вход триггера подключен к второму управляющему выводу, коллекторы упрао. ляющих транзисторов подключены к крайним выводам первичной обмотк трансформатора управления, средний в,- вод которой через второй резистор подключен к вспомогательному источнику питания.1669064 т 7,(У Р 02. 2 Составитель С,КоняхинТехред М Моргентал Корректор С.Черни Редактор И,Горная Заказ 2659 Тираж 5 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101