Транзисторный ключ с защитой от перегрузки

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных коммутационных устройствах , где требуется защита силового ключевого элемента от токов перегрузки . Цель изобретения - упрощение, повышение быстродействия и надежности работы. Устройство содержит ключевой элемент 1, управляющий транзистор 2, резисторы 3-7, конденсатор 8. Поставленная цель достигается за счет новых существенных связей между элементами , а также за счет совмещения функций управления и защиты элемента 1 от перегрузки в одном транзисторе 2. 1 ил.

(g))g H 03 K 17/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

I10 И306РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

tlPH ГКНТ СССР (21) 44291.90/21 (22) 24.05.88 (46) 23.02.91. Бюл. Н 7 (72) В.Ф.Брагинский, Н,И.Фадеев и М.Н.Зайкин (53) 621.314.572(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1173545, кл. Н 03 К 17/60, 1983.

Заявка ФРГ У 3409057,кл.G 05 F 1/573, 1985. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ С ЗАЩИТОЙ ОТ

ПЕРЕГРУЗКИ (57) Изобретение относится к импульсной технике и мбжет быть использовано

„„SU„„1629980 А 1

2 в различных коммутационных устройствах, где требуется защита силового ключевого элемента от токов перегрузки. Цель изобретения — упрощение, повышение быстродействия и надежности работы. Устройство содержит ключевой элемент 1, управляющий транзистор 2, резисторы 3 — 7, конденсатор 8. Поставленная цель достигается за счет новых существенных связей между элементами, а также за счет совмещения функций управления и защиты элемента

1 от перегрузки в одном транзисторе

2. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных коммутационных устройствах, где требуется защита силового ключевого элемента от токов перегруэки, Цель изобретения — упрощение, повьппение быстродействия и надежности работы. l0

На чертеже представлена принципиальная схема транзисторного ключа.

Транзисторный ключ содержит ключевой элемент 1, управляющий транзистор 2, пять резисторов 3 — 7, конден- 15 сатор 8, управляющую шину 9, шину 10 питания, выходную шину 11, общую шину 12.

Первый выход элемента 1 соединен с шиной 11 и через резистор 6 - с 20 базой транзистора 2, коллектор которого соединен с входом элемента 1 и через резистор 5 — с шиной 10. Эмиттер транзистора 2, второй выход элемента 1 и первый вывод резистора 3 25 соединены с шиной 12, база транзистора 2 соединена с первым выводом резистора 4, второй вывод которого соединен с вторым выводом резистора

3 и первыми выводами резистора 7 и 30 конденсатора 8, вторые выводы которых подключены к шине 9.

Транзисторный ключ работает сле1дующим образом.

В исходном состоянии на управляю щую шину 9 подается высокий уровень напряжения, при этом транзистор 2 находится в открытом состоянии, а ключевой элемент 1 в закрытом состоянии,-которое определяет высокий уро- 40 вень напряжения на выходной шине 11.

Через резистор 6 протекает часть тока базы транзистора 2. Конденсатор 8 заряжен до напряжения, величина которого определяется сопротивлениями 45 резисторов 3, 4 и 7.

При поступлении на управляющую шину 9 низкого уровня напряжения потенциал второго вывода конденсатора 8 становится отрицательным относительно общей шины 12, при этом на выходе делителя напряжения, образованного резисторами 4 и 6, появляется уровень напряжения, закрывающий транзистор 2 на время, необходимое для.

55 окончания переходных процессов в цепях ключа и нагрузке и определяемое временем разряда конденсатора 8. При закрывании транзистора 2 ключевой элемент 1 переходит в открытое состоя ние, которое определяет низкий уровень напряжения на выходной шине .11.

При этом уровень напряжения на выходе делителя напряжения, образованного резистором 6 и резисторами 3, 4 и

7, является недостаточным для открывания транзистора 2, поэтому транзисторный ключ остается в устойчивом открытом состоянии.

При поступлении на управляющую шину 9 высокого уровня напряжения транзистор 2 открывается, а ключевой элемент 1 закрывается, при этом форсирующее действие конденсатора 8, наличие цепи положительной обратной связи, образованной делителем напряжения, состоящим из резисторов 4 и 6, а также непосредственное подключение входа ключевого элемента 1 к коллектору управляющего транзистора 2 уменьшает длигельность фронта выключения ключевого элемента 1, тем самым увеличивая быстродействие транзисторно" го ключа.

При возникновении тока перегрузки в силовой цепи и наличии низкого уровня напряжения на управляющей шине 9 ключевой элемент 1 переходит в активный режим работы, при этом напряжение на выходной шине 11 и, следовательно, напряжение на выходе делителя напряжения, образованного резисторами 4 и 6, быстро нарастают. При достижении последним уровня открывания транзистора 2 происходит лавинообразный процесс закрывания транзисторого ключа. При этом, благодаря отсутствию инерционных элементов в укаэанном делителе напряжения, эакрыванне транзисторного ключа происходит без задержки.

Предлагаемый транзисторный ключ по сравнению с известным является более надежным, поскольку содержит меньше радиоэлементов, что стало возможным благодаря совмещению функций защитного и управляющего транзисторов в функции управляющего транзистора 2 устройства; облегчен тепловой режим работы ключевого элемента 1 за счет уменьшения рассеиваемой импульсной мощности в аварийном режиме, что стало возможным благодаря разделению функций обеспечения включения ключевого элемента 1. при запуске транзисторного ключа и открывания транзистора 2 в аварийном режиме между двуСоставитель Г.Терешина

Редактор Н.Тупица Техред П.Сердюкова Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Заказ 443 Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 16 мя цепями в устройстве, где цепь, состоящая из конденсатора 8 и резисторов 3, 4 и 7, выполняет функцию запуска транзисторного ключа, а цепь, состоящая из резисторов 4 и 6, выполняет Функцию открывания управляющего транзистора 2, а значит, и закрывания ключевого элемента 1 в аварийном режиме. При этом закрывание ключевого элемента 1 происходит без задержки, поскольку последняя цепь не содержит инерционных элементов. Кроме того, предлагаемый транзисторный ключ обладает более высоким быстродействием, обусловленным уменьшением длительности фронта выключения ключевого элемента 1, что стало возможным благодаря включению в цепи базы управляющего транзистора 2 форсирующего конденсатора 8, непосредственному подключению входа ключевого элемента 1 к коллектору управляющего транзистора 2 и наличию цепи положительной обратной связи, состоящей из. резисторов 4 и 6.

Формула изобретения

Транзисторный ключ с защитой от . перегрузки„ содержащий ключевой эле29980 б мент, управляющий транзистор, конденсатор и пять резисторов, перв Й выход ключевого элемента соединен с выход5 ной шиной второй выход — с общей

У шиной, к которой подключены эмиттер управляющего транзистора и первый вы вод первого резистора, база управляющего транзистора соединена с первым выводом второго резистора, а коллектор через третий резистор соединен с шиной питания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения, повышения быстродействия и надежности работы, вход ключевого элемента соединен с коллектором управляющего транзистора, четвертый резистор включен между первым выходом ключевого элемента и базой управляющего тран20 зистора, второй вывод второго резистора соединен с вторым выводом первого резистора, первым выводом пятого резистора и первым выводом конденсатора, второй вывод которого соеди25 нен с вторым выводом пятого резистора и с шиной управления.