Ключевой элемент
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых стабилизаторах переменного напряжения . Цель изобретения - повышение надежности ключевого элемента путем предотвращения многократных включений при аварийном коротком замыкании нагрузки. При коротком замыкании в нагрузке 19 падение напряжения на датчике 2 тока становится достаточным для отпирания транзистора Ь, диода 9 и оптопары 10 В результате открывается транзистор 4 ч цепь базы транзистора 1 оказывается чгшунтированной, благодаря чему транзистор 1 выключается 1 ил
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (505 Н 03 К 17/56
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4667295/21 (22) 27,03.89 (46) 07.02.91, Бюл. N.. 5 (72) В.С.Уманский (53) 621.382 (088.8) (56) Овсянников О.С. Самоэащищенные транзисторные ключи для нагрузок с большой кратностью пускового тока. — М..
Сов.радио. 1977, вып.9, с.235-238, рис. 1.
Авторское свидетельство СССР
М 1465991, кл. Н 03 К 17/56, 1989.
„„Я3„„1626368 А1 (54) КЛЮЧЕВОЙ ЭЛЕМЕНТ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых стабилизаторах переменного напряжения. Цель изобретения — повышение надежности ключевого элемента путем предотвращения многократных включений при аварийном коротком замыкании нагрузки.
При коротком замыкании в нагрузке 19 падение напряжения на датчике 2 тока становится достаточным для отпирания транзистора 5, диода 9 и оптопары 10. В результате открывается транзистор 4 цепь базы транзистора 1 оказывается з;шунтированной, благодаря чему транзистор 1 выключается, 1 ил.
1626368
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в Kll Цель изобретения — повы ление надежности ключевого элемента за счет предотвращения многократных включений при аварийном коротком замыкании нагрузки. На фиг. 1 представлена схема ключевого элемента; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений. Ключевой элемент содержит силовой транзистор 1, датчик 2 тока и блок 3 защиты, в который входят первый и второй транзисторы 4,5, делитель 6 напряжения, первый и второй резисторы 7Я, диод 9 и транзисторная оптопара 10, коллектор силового транзистора 1 подключен к первой выходной шине 11, а эмиттер через датчик 2 тока — к второй выходной шине 12, первая и вторая входные шины 13,14 соответственно соединены с базой и эмиттером силового транзистора 1, база которого подключена к коллектору первого транзистора 4, эмиттер которого соединен с коллектором второго транзистора 5,,база которого подключена к первому выводу первого резистора 7, пеовый вход делителя 8 напряжения соедине« с коллектором силового транзистора 1, эмиттер второго транзистора 5 через сеегсдиод 15 транзисторной оптопары 10 подключен к второй выходной шине 12, эмиттер фототранзистора 16 транзисторной оптопары 10 соединен с базой второго транзистора 5 и одним выводом диода 9, другой вь< вод которого подключен к второму выводу пер вого резистора 7, змиттеру силового транзистора 1 и второму входу делителя 6 напряжения, первый выход которого соединен с базой первого транзистора 4, а второй выход через второй резистор 8 подключен « коллектору фототранзистора 16 транзисторной оптопары 10, Также на фиг,1 показаны мостовой выпрямитель 17, первый вход которого соединен с первой шиной 18 сети переменно<о тока, а второй вход через нагрузку 19 подключен к второй шине 20 сети переменно;о тока, первый и второй выходы мостового выпрямителя 17 соединены соответственна с первой и второй выходными шинами 11,12, корректирующая цепочка 21, которал подключена параллельно переходу К вЂ” 3 силового транзистора 1, резисторы 22 и 23, которые включены параллельно б-э переходам соответственно силового и второго транзисторов 1,5. Для создания необходимого тока базы силового транзистора 1 в цепь его базы может быть включен усилитель 24 мощности. ".5 ;1 Ключевой элемент работает следующим образом, При поступлении на базу силового транзистора 1 управляющего напряжения Е24 от выхода усилителя 24 мощности он насыщается, благодаря чему через мостовой выпрямитель 17, датчик 2 тока, транзистор 1 и нагрузку 19 протекает переменный ток l g под действием напряжения питания Ев (фиг.2, а,в,д, сплошные линии). Падение напряжения Е1 на транзисторе i-при этом мало (в пределах 0,5-1,5 В), падение наг<ряжения E2=11g Rg на дат ике 2 тока с сопротивлением Rg также мало и недостаточно для отпирания включенных последовательно светодиода 15, диода 9 и база-эмиттерного перехода транзистора 5 (фиг. 2 б,в, сплошнь<е линии), Напряжение на яь ходе делителя 6. поступающее на базу транзистора 4, также недостаточно для отпирания этого транзистора. Итак, при номинальном токе 11g нагрузки 19, не превышающем допустимую величину1л, транзисторы 4 и 5 остаются запертыми. Светодиод 15 не излучает свет, фототранзистор 16 поэтому тоже остается запертым. В uro При возникновс«ии авзри 1ного «ораково замыкания в нагрузке 19 1ранзистоo 1 выходит из состояния насыщения и переKoдит в активный режим. Падение напряж»ния Е, нэ нем резко увеличиваетсл, то при этом может превзойт< допуст..«ое значение I9 (фиг. 2 б, в. ш;риховые линии) Как следствие, резко возрас1ает < новенное зла«ение мощности, рассеиваемой в трап= <с<оре 1, что может привести к его пробо<с .,<„«лко в этих условиях падение напряжения Е2 датчике 2 тока становится достаточным;;лл отпирания светодиода 15, диода 9 и транзистора 5, Одновременно из-за увели <е«и «апряжения Е1 происходит отпирание транзистора 4, Б резульгате цепь базы < ранзистора 1 оказывается эашунтированной транзисторами 4 и 5. Напряжение Е24 на базе транзистора 1< уменьшая-,сл. этог транзистор переходит в заперое roc 1<;- он начинает излучать свет (фиг, 2 е). Этим обеспечивается отпирание фото гранзисторз 16, Протекание тока эмиттера 4.ототранзистсра 16 через база-эмиттерный переход транзистора 5 обеспечивает за 4ыкание кон1ура положительной обратной связи. Под е действием транзисторы 4,5 и фототранзистор 16 остаются включенными в течение всей оставшейся ча. ти полупериода наприженил питания Ев. Пр переходе напрлжс1626368 ния Ел через нуль напряжения Е и Ер также обращаются в нуль (фиг. 2 а, б, в, штриховые линии). Ток lie также обращается в нуль, вследствие чего транзисторы 4, 5 и фототранзистор 16 запираются. Напряжение Ера вновь поступает на базу транзистора 1. Итак, при возникновении короткого замыкания блок 3 защиты однократно срабатывает в момент, когда ток 11д превышает допустимое значение lg и удерживает транзистор 1 в запертом состоянии в течение всей оставшейся части полупериода напряжения питания, В следующем полупериоде при продолжающемся действии короткого замыкания описанные процессы повторяются. При прекращении аварийного режима работа ключевого элемента автоматически восстанавливается. Отсутствие многократных срабатываний блока 3 защиты в режиме короткого замыкания обеспечивает восстановление нулевых начальных условий B корректирующей цепочке 21, в ней обеспечивается разряд конденсатора через резистор (фиг.1) и открытый транзистор 1 в каждом полупериоде. Этим обеспечивается сохранение оптимальной траектории выключения транзистора 1 при каждом одиночном срабатывании блока 3 защиты, происходящем в каждом полупериоде напряжения питания. Надежность предлагаемого ключевого элемента выше эа счет предотвращения многократных включений при аварийном коротком замыкании. Формула изобретения Ключевой элемент, содержащий силовой транзистор, коллектор которого подключен к первой выходной шине. а эмиттер 5 через датчик тока — к второй выходной шине, перьую и вторую входные шины, которые соответственно соединены с базой и эмиттером силового транзистора, блок защиты, который содержит первый и второй 10 транзисторы, делитель напряжения, первый резистор и диод, база силового транзистора подключена к коллектору первого транзистора, змиттер которого соединен с коллектором второго транзистора, база которого 15 подключена к первому выводу первого резистора. первый вход делителя напряжения соединен с коллектором силового транзистора. отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в блок защиты вве20 дены транзисторная оптопара и второй резистор, делитель напряжения снабжен вторым вьходом, причем эмиттер второго транзистора через светодиод транзисторной оптопары подключен к второй выходной 25 шине, змиттер фототранзистора транзисторной оптопары соединен с базой второго транзистора и одним выводом диода, другой вывод которого подключен к второму выводу первого резистора, эмиттеру сило30 ваго транзистора и второму входу делителя напряжения, первый выход которого соединен с базой первого транзистора. а второй выход через второй резистор подключен к коллектору фототранзистора транзистор35 ной оптопары. 1626368 Еп а I Риг. 2 Редактор А.Мотыль Заказ 285 Тираж 462 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 0 0 19 д 3 L Составитель Д.Иванов Техред М,Моргентал Корректор .А,Осауленко .
