Транзисторный ключ с защитой от перегрузки

 

Изобретение относится к электронной коммутационной технике и мо-« жет быть использовано, например, в регулирующих устройствах и программируемых контролерах для выдачи команд на исполнительные устройства. Цель изобретения - повышение надежности транзисторного ключа - достигается путем снижения перегрева силового транзистора при коротком замьжании в нагрузке. Для этого в устройство дополнительно введены второй диод 13, второй конденсатор 14 и делитель 15 напряжения на резисторах 16 и 17. Кроме того, устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов , триггер 3, элемент И-НЕ 3, трансформатор 4 с обмотками 5, 6 и 7, общую шину 9, первьш конденсатор 10, первый диод 11, силовой транзистор 12. 18 - общий силовой выход устройства. Изобретение обеспечивает защиту транзисторного ключа при длительных коротких замыканиях, что повышает надежность его в работе. 1 ил. С с е гк

СО 03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 Н 0 К 17/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИЙ (21) 4036484/24-21 (22) 11.03.86 (46) 23.09.87. Бюл. g- 35 (71) Специальное конструкторское бюро систем промышленной автоматики

Чебоксарского производственного объединения "Электроприбор (72) Ю.В.Захаров (53) 621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 1175027, кл, Н 03 К 17/60, 1985.

Устройство регулирующее аналоговое с импульсным выходным сигналом P 27. Т.О. Е3,222.020. М., МЗТА. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ С ЗАЩИТОЙ

0Т ПЕРЕГРУЗКИ (57) Изобретение относится к электронной коммутационной технике и мо-жет быть использовано, например, в регулирующих устройствах и программируемых контролерах для выдачи команд на исполнительные устройства.

Цель изобретения — повышение надежности транзисторного ключа — достигается путем снижения перегрева силового транзистора при коротком замыкании в нагрузке. Для этого в устройство дополнительно введены второй диод 13, второй конденсатор t4 и делитель 15 напряжения на резисторах 16 и 17, Кроме того, устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, триггер 3, элемент И-НЕ 3, трансформатор 4 с обмотками 5, 6 и 7, общую шину 9, первый конденсатор 10, первый диод 11, силовой транзистор 12. 18 — общий силовой выход устройства. Изобретение обеспечивает защиту транзисторного ключа при длительных коротких замыканиях, что повышает надежность его в работе.

1 ил.

13 39884

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронной коммутационной технике, и может быть использовано, например, в регулирующих устройствах и программируемых контролерах для выдачи команд на ,исполнительные устройства.

Целью изобретения является повышение надежности транзисторного ключа путем снижения перегрева силового транзистора при коротком замыкании нагрузки.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Транзисторный ключ с защитой от перегрузки состоит из генератора 1 прямоугольных импульсов, триггера 2, схемы И-НЕ 3, трансформатора 4 с первой 5, второй 6 и третьей 7 обмотками, причем первая и вторая включены встречно, а вторая и третья — согласно, шины 8 питания, общей силовой шины 9, первого конденсатора 10, первого диода 11, силового транзистора 12, второго диода 13, второго конденсатора 14 и делителя 15 напряжения, состоящего из резис горов 16 и 17, общего силового выхода 18 устройства. Выходы генератора 1 прямоугольных импульсов и триггера 2 соединены с соответствующими входами схемы И-HF. 3, выход которой соединен с первым выводом первой обмотки 5 трансформатора 4, второй вывод которой соединен с шиной 8 питания, первый вывод второй обмотки 6 трансформатора 4 через первый диод 11 соединен с первым выводом первого конденсатора 10 и управляемым входом силового транзисто— ра 12, второй вывод второй обмотки 6 трансформатора 4 соединен с вторым выводом первого конденсатора 10, эмиттером силового транзистора 12 и общей силовой шиной 9, вьгход силового транзистора 12 соединен с общим силовым выходом 18 устройства, анод второго диода 13 через третью обмотку 7 трансформатора 4 соединен с общей силовой шиной 9, а

его катод подключен к силовому выходу 18 уcòðîéñòâà, первый вывод делителя 15 напряжения через второй конденсатор 14 соединен с выходом схемы

И-HF. 3, второй вывод — с нулевой шиной, средняя точка делителя 15 напря-: жения соединена с R-входом триггера 2.

Первая 5 и вторая 6 обмотки трансфар)

55 матара 4 включены встречна, а вторая

6 и третья 7 обмотки — согласно.

Транзисторный ключ с защитой от перегрузки работает следующим образом.

Генератор 1 непрерывно вырабатывает прямоугольные импульсы. P. исходном состоянии íа выходе триггера 2 присутствует сигнал "0" при этом на выходе схемы И-НЕ 3 — сигнал "1", обмотки 5 — 7 трансформатора 4 обесточены, поэтому силовой транзистор

12 и диод 13 закрыты.

При соответствующих сигналах на входах триггера 2 на его выходе устанавливается сигнал "1", который открывает схему И-НЕ 3, на выходе которой появляются импульсные сигналы с частотой генератора 1. Переменное импульсное напряжение на обмотке 5 трансформируется в обмотки 6 и 7, фазировка включения которых принята такой, что при сигнале "0 на выходе схемы И-HE 11 открыт, диод 13 закрыт, при сигнале "1" на выходе схемы И-НЕ 3 диод 1 1 закрыт, диод 13 открыт, Диод 11 детектирует импульсный сигнал на обмотке 6, заряжает конденсатор 10, напряжение, возникающее на этом конденсаторе 10, открывает силовой транзистор 12 и замыкает силовой выход 18 на общую силовую шину 9, открывая диод 13 в те полупериады импульсного сигнала на выходе схемы И-НЕ 3, когда там имеет место сигнал 1

Такое включение диода 13 и обмоток 6 и 7 приводит к тому, что импульсы напряжения самоиндукции, возникающие при переходе сигнала на выходе схемы И-НЕ 3 из.состояния "0" в состояние "1", шунтируются диодом

13, поэтому переменное напряжение на выходе делителя 15 не достигает величины порога срабатывания триггера 2.

Предположим, что при замкнутом состоянии силового транзистора 12 произошло короткое замыкание нагрузки, это приводит к появлению высокого наI пряжения силового (внешнего) питания на силовом выходе 18 относительно общей силовой шины 9, в результате этого диод 13 закрывается. После этого при каждом переходе сигнала на выходе схемы И-НЕ 3 из состояния "0" в появляются узкие импульсы ЭДС самоиндукции на первой обмотке трансформатора, амплитуда которых существенно больше, чем до короткого замы1 33 О88/ кания (на выход схемы И-НЕ 3 донуcêëется подавать импульсы больше, чем на шине 8 питания, если выход схемы

И-НЕ 3 с открытым коллектором).

Существенное увеличение импульсов на выходе схемы И-НЕ 3 приводит к увеличению амплитуды импульсов на выходе делителя 15, которые прикладываются к входу сброса триггера ?, поэтому 1о триггер 2 сбрасывается в состояние

"0", импульсы на выходе схемы И-НЕ 3 и соответственно на обмотках 5 и 6 исчезают, конденсатор 10 разряжается через цепь управления силового транзистора 12, исчезает сигнал управле-! ния последнего и он выключается.

Этим исключается перегрев силового транзистора 12 при длительном коротком замыкании нагрузки.

Цепь защиты силового транзистора 12 — диод 13 и обмотка 7 — не оказывает влияния на работу схемы. При закрытом состоянии силового транзистора 12 он шунтируется закрытым диодом 13, величина обратного тока диодов достаточно мала по сравнению с током утечки силового транзистора.

В открытом состоянии силового трап- 30 зистора 12 через него идут импульсы тока при открывании диода 13, амплитуда этих импульсов также достаточно мала по сравнению с токами нагрузки, поэтому эти импульсы не отражаются на коммутационной способности силового транзистора 12.

В исходном состоянии, когда на выходе триггера 2 — "0", на выходе схемы И-НЕ 3 — "1", поэтому конденсатор 40

14 через обмотку 5 заряжается до напряжения питания на шине 8. В момент включения триггера 2, когда силовой транзистор 12 еще не сработал, так как конденсатор 10 еще не зарядился, 4 диод 13 закрыт и на обмотке 5 возникают импульсы ЭДС самоиндукции, однако эти импульсы компенсируются зарядом конденсатора 14, в дальнейшем этот конденсатор перезаряжается, так как среднее значение напряжения на выходе схемы И-НЕ 3 становится (при скважности импульсов, равной двум) приблизительно 0,5 от напряжения питания на шине 8, однако к моменту времени, когда конденсатор 14 перезарядится и триггер 2 будет иметь возможность срабатывания от импульсов

ЭДС самоиндукции, силовой транзистор 12 и диод 13 открынаются, пс этому импульсы ЭДС самоиндукции уменьшаются, тем самым исключается самопроизвольный (при отсутствии короткого замыкания нагрузки) сброс триггера 2 в.моменты включения силового транзистора 12.

Конкретное выполнение силового транзистора 12 в зависимости от условий применения может быть любое, например один транзистор, составной транзистор, составной на транзисторах различного типа проводимости, транзистор с защитным резистором в цепи базы, транзистор с защитным резистором в цепи коллектора. Сами па себе эти транзисторные ключи могут обеспечивать защиту при коротких замыканиях в течение непродолжительного времени. Применение схемы обеспечивает защиту транзисторного ключа, выполненного любым известным путем, при длительных коротких замыканиях, что повышает надежность работы. формула изобретения Транзисторный ключ с защитой от перегрузки, содержащий. генератор прямоугольных импульсов, триггер, трансформатор с тремя обмотками, первая и вторая обмотки которого включены встречно, выходы генератора прямоугольных импульсов и триггера соединены с соответствующими входами схемы И-НЕ, выход которой соединен с первым выводом первой обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен с шиной питания, первый вывод второй обмотки трансформатора через первый диод соединен с одним выводом первого конденсатора и управляемым входом силового транзистора, второй вывод второй обмотки трансформатора соединен с вторым выводом первого конденсатора,эмиттером силового транзистора и общей силовой шиной, выход силового транзистора соединен с силовым выходом устройства, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, введены второй диод, второй конденсатор и делитель напряжения, анод второго диода через третью обмотку трансформатора соединен с общей силовой шиной, а катод— с силовым выходом устройства, первый вывод делителя напряжения через вто1339884

Составитель Г.Терешина

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор M.Ïîæî

Заказ 4245/55 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграйическое предприятие, г.ужгород, ул ° Проектная, 4 рой конденсатор соединен с выходом схемы И-НЕ, второй вывод — с нулевой шиной, средняя точка делителя напряженил соединена с К-входом триггера, вторая и третья обмотки трансформатора включены согласно °