Преобразователь импульсов

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ, содержащий два транзистора одного типа проводимости, включенных по схеме с общим эмиттером с нагрузкой в цепи коллекторов, конденсатор, подключенный к коллектор-эмиттерному переходу первого транзистора, база которого соединена с выходом резистивного делителя напряжения, подключенного к входным выводам, причем коллектор первого транзистора соединен с базой второго через первый стабилитрон, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности работы путем защиты от коротких замыканий, в него введенй тирис- . тор и стабилитрон при этом параллельно переходу коллекторэмиттер первого транзистора подключен силовой переход тиристора, управ- , ляющий переход которого через второй стабилитрон соединен с базой второго транзистора, в цепь эмиттера которого включен резистор. .4 СП 4 Од СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0йя (21) 3608222/24-07

-(22) 15.06.83 (46) 15.03.85. Бюл. r 10 (72) Л.Н.Тетиор (71) Опытное производственно-техническое предприятие "Уралчерметавтоматика" (53) 621 ° 375 ° 024(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .У 440704, кл. Н 03 F 1/34, 1973.

2. Патент ФРГ Р 2929083, кл. Н 03 F 1/48, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

У 228120, кл. Н 02 И 7/12, 1967. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИИПУЛЬСОВ, содержащий два транзистора одного типа проводимости, включенных по схеме с общим эмиттером с нагрузкой в цепи коллекторов, конденсатор, под„„SU„„1145433 А

4(g)) H 02 И 7/12. Н 03 К 5/156 ключенный к коллектор-эмиттерному переходу первого транзистора, база которого соединена с выходом реэистивного делителя напряжения, подключенного к входным вывопам, причем коллектор первого транзистора соединен с базой второго через первый стабилитрон, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения надежности работы путем защиты от коротких замыканий, в него введены тирис- . тор и вторуй стабилитрон при этом параллельно переходу коллекторэмиттер первого транзистора подключен силовой переход тиристора, управляющий переход которого через вто" рой стабилитрон соединен с базой второго транзистора, в цепь эмиттера которого включен резистор.

11454

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования энергии переменного тока на входе в постоянный ток на выходе в автоматических системах управления прокатного производства в качестве выходных каскадов датчиков усилителей для включения разнообразных нагрузок.

Известен усилитель для фотодатчи- 1р ка релейной следящей системы накопителя на магнитной ленте, содержащий линейный и ключевой каскады усиления, к базе транзистора линейного каскада подключен фотодатчик, между линейным и ключевым каскадами включен дополнительный транзисторный каскад усиления с эмиттерно-коллекторной нагрузкой, коллектор которого через RC-фильтр подключен к базе . 2п транзистора линейного каскада $1).

Недостатком устройства является низкая надежность в связи с отсутст-, вием защиты выходного каскада оси коротких замыканий в нагрузке. 25 и

Известен трансимпедансный усилитель с большой шириной полосы, содержащий входной транзистор, база которого соединена с входным выводом усилителя, эмиттер присоединен к об- 3б щему выводу усилителя, а коллектор через резистор подключен к выводу источника питания, выходной транзис" тор, выполненный по схеме эмиттерного повторителя, база которого 3S соединена с коллектором первого транзистора, а его эмиттер саединен с выходным выводом 52 j.

Недостатком устройства является отсутствие защиты от коротких за- 40 мыканий, что приводит к снижению надежности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является нреобраэователь переменного напряже- 4$ ння в постоянное е релейной характеристикой преобразования, содержащий два транзистора одного тйпа.проводимости, включенных:по схеме с общим эмиттером с иагрузкой в цени 30 коллектора, конденсатор, подключенный к коллектор-эмиттерному переходу первого транзистора, база которого соединена с выходом резистивиого делителя напряжения, подключенного к входным выводам, причем коллектор первого транзистора соединен с базой второго через первый стабилитрон,$3), 33

Недостатком известного устройства является отсутствие защиты выходного каскада от коротких замыканий в нагрузке, что снижает надежность.

Цель изобретения — повышение надежности работы путем защиты от коротких замыканий в нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь импульсов, содержащий два транзистора одного типа проводимости, включенных по схеме с общим эмиттером с нагрузкой в цепи коллекторов, конденсатор, подключенный к коллектор-эмиттерному переходу первого транзистора, база которого соединена с выходом резистивного делителя напряжения>подключенного к входным выводам, причем коллектор первого транзистора соединен с базой второго через первый стабилитрон, введены тиристор, второй стабилитрон, при этом параллельно переходу коллектор-эмиттер первого транзистора подключен силовой переход тиристора, управляющий переход которого через второй стабилитрон соединен с базой второго транзистора, в цепь эмиттера которого включен резистор..

На чертеже представлена схема пре образователя импульсов.

Преобразователь импульсов содержит делитель напряжения на резисторах 1 .и 2, подключенный к входным выводам, транзисторы 3 и 4 одного типа про— водимости (ь-р-ь) включенные но схеме с общим эмиттером, в коллектор- ную цепь транзисторов соответственно включены нагрузки 5 и б (это может быть резистор, реле и т.п.), между коллектором и эмиттером транзистора 3 включен конденсатор 7, первый стабилитрон 3, включенный между коллектором транзистора 3 и базой транзистора 4, тиристор 9, силовой переход которого подключен параллельно коллектор-эмиттерному переходу транзистора 3, управляющий вход тиристора 9 через второй стабилитрои 10 соединен с базой тран- ,зистора 4, между базой н эмиттером которого включен резистор 11, в эмит,терную цепь транзистора 4 включен резистор 12.

Если вместо тиргстора 9 использовать о тиристор, то транзисторы 3, 4 могут быть любой проводимости (р-и-р или п-р-n).

3 1145

Преобразователь импульсов работа- ет следующим образом.

В исходном состоянии на клемме

0+> сигнал "0" (импульсная последовательность отсутствует), транзистор

3 закрыт. Транзистор 4 насыщен по цепи: Ц„ - резистор 5 — стабилитрон

8 — база-эмиттерный переход, транзистора 4. На конденсаторе 7 напряжение

038 11ВВ4 де 0рВ стабилитроне 8, 0 — падение на переходе транзистора 4. Напряжение на коллекторе транзистора 4 -0,„ 0.

При появлении импульсной последовательности на 9, первым импульсом на" $5

ВФ сыщается транзистор 3, закрывается транзистор 4> "бык

Усилитель контролирует начало импульсной последовательности и находится в состоянии U „„"= U, пока следуют импульсы. После прохождения последнего импульса серии транзистор 3 закрывается, конденсатор 7 заряжается через резистор 5 с .постоянной времени = RSC7. Когда

3 напряжение на конденсаторе 7 равняется 01 В+0В, транзистор 4 ота+ . крывается. Целесообразно выбирать

ФВ 2-3 где я пеРиод следа" вания импульсной последовательности. ЗО

Описан нормальный режим работы.

Этот режим продолжается, пока ток нагрузки Зд на превосходит величины тока защиты 3

Величина его определяется величиной резистора !2 и напряжением ста35 билизации 0ст „стабилитрона 10 в соответствии с приближенным уравнением ОСт 10 з.=

12 40 где Й12 — величина резистора 12.

Если пренебречь сопротивлением управляющего перехода тиристора 9, то стабилитрон 10 и резистор 12 образуют схему стабилизации тока транзистора 4. Пока ток g (3 транзисз тор 4 работает в ключевом режиме. ,Если 3< — — Зз, то стабилитрон 10 начинает стабилизировать напряжение на базе тРанзистоРа 4 на УРовне "с 1р

Транзистор 4 переходит в режим работы по схеме повторителя и повторяет

0 ., <0(с некоторой ошибкой) на змиттере, т.е. на.резисторе 12, тогда ток нагрузки равен 1 ст 1р = Р - то55 В ку защиты.

Рассеиваемая мощность на транзистоРе 4 Равна Р р„с = 0„ ЭВ.. В Режиме насы433 4 щения потери на транзисторе в несколько десятков раз меньше, поэтому при появлении 3 транзистор быстро разогревается и может выйти из строя.

Установка радиатора на транзистор 4 недопустима, так как разогрев его в случае замыкания приводит к перегреву всего устройства и недопустимому увеличению габаритов.

Защита транзистора 4 от перегрева путем выключения при появлении тока, равного току защиты, обеспечивается тиристором 9, работающим совместно со стабнлитроном 10 и резистором 12.

Когда напряжение на резисторе 12 приближается к величине О, а точнее >

1 U6 4 rge U Ù жение стабилизаций стабилитрона 1О, О — падение на базовом переходе аа транзистора 4, транзистор 4 начинает закрываться и переходит в режим работы повторителем базового напряжения 0 ., на эмиттере (резистор 12), а через стабилитрон 10 начинает протекать ток 0 „р . Величина тока определяется по уравнению

"n "ст а -осте ó5

% 3 (1)

В где 0„ — напряжение питания устройства, 0с — напряжение стабилизации соответствующего стабилитрона (10 или 8); ) — падение на управляющем переходе тиристора 9;

Й5 -- сопротивление резистора 5.

Необходимо найти ток управления тиристора 3 q . Этот ток должен быть меньше, чем 30 t0 т.е. „* < Эс р.

В этом случае тиристор 9 включится раньше, чем стабилитрон 10 войдет в режим стабилизации. Этот момент работы устройства важен, так как только в этом случае обеспечивается правильная работа защиты — тиристор включается раньше, чем стабилитрон 10 начинает стабилизировать напряжение на базе транзистора 4, т.е. раньше, чем транзистор 4 войдет в режим повторителя (или одновременно с началом этого процесса). Уравнение, по которому рассчитываются параметры схемы, имеет вид ст1 ст g э

3>> g -, (2}

Ц 0 „0 (п ст о "ст 8 9

Э.„

Значения Э для тиристоров даются в справочниках, Значения 0„

"ст о 0 т задаются при разработке, ст, ст

10 расчитываемая по характеристикам

3 тиристоров.

Таким образом, рассчитанная по уравнению (3) схема обеспечивает необходимый режим работы устройства

15 при перегрузке. Одновременно протекают два процесса: переход транзистора 4 в режим повторителя базового напряжения, когда напряжение на транзисторе возрастет до U> и пе9Q реход тиристора 9 в режим включения.

Во время включения тиристоря 9 в течение 2 мкс последний шунтирует коллектор-эмиттер транзистора 3, тем чамым вызывая запирание выходного

25 транзистора 4. Процессы перехода транзистора 4 в режим повторителя и его загирание идут одновременно, обеспечивая малое время нахождения транзистора 4 в активном режиме (ког я на нем напряжение 0 и через не- ЗО

ro протекает ток Э ), малую рассеиваемую среднюю мощность.

Тиристор 9, включивщись остает-, ся включенным, так как через него

+ протекает ток от +Un, ограниченный 35 резистором 4.

Описанный режим возможен при наличии на Uö„ сигнала "О " (транзистор 3 закрыт, импульсная последовательность отсутствует).

Далее устройство восстанавливает работу автоматически: при появлении на клеж г Ц „ импульсной последовательности первым ее импульсом транзистор 3 включается, шунтирует тирис-45

Составитель И.Никитин

Редактор Н.Киштулинец Техред Ж.Кастелевич Корректор Л IIKHHneHKo

Заказ 1184/40 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где К -- совротиаление нагрузки.

Если неизвестной величиной счиТЯТЬ 5, ТО

1145433 б

1 тор 9 и последний выключается. Транзистор 4 в этом режиме выключен.

Когда на клемме 0 „ импульсы прекращаются, транзистор 3 закрывается, транзистор 4 включается. Если причина перегрузки исчезла, 3„ (Э,устройство работает нормально, как описано выше. Если замыкание нли перегрузка сохранилсь, тиристор 9 включается через стабилитрон 10 снова, закрывая выходной транзистор 4.

Использование предлагаемого преобразователя импульсов обеспечивает (по сравнению с известными техническими решениями) защиту выходного транзистора, причем начало включения тиристора защиты и начало перехода выходного транзистора в активный режим по времени совпадают, максимальный ток через выходной транзистор ограничен заданной величиной и отключает м за время 4 2 мкс, преобразователь автоматически восстанавливает свою работу после очереденого срабатывания, если нерегруэка ликвидирована.

Кроме того, особенностью преобразователя является также использование одного элемента — стабилизатора

8 — в двух режимах: один — совместно с резистором 12 он образует узел ограничения тока (стабилизации тока) транзистора 7 при перегрузках, другой — совместно с тиристором работает в узле включения тиристора при перегрузке. Такое использование стабнлитрона, а также применение при расчете уравнения (3) обеспечивает одновременное включение защиты,и переход выходного транзистора в активный режим. Это уменьшает рассеиваемую на транзисторе мощность и время, в течение которого транзистор находится в активном режиме, что уменьшает нагрев, повышает надежность работы устройства.