Транзисторный ключ
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, дискретных электроприводах и в программируемых контроллерах. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей транзисторного ключа - достигается путем уменьшения количества элементов и индикации состояния ключа. При наличии на шине 20 входного сигнала транзистор 4 открывается. Через светодиод 17, конденсатор 9 и резистор 12 начинает протекать ток, включающий транзистор 1, который насыщается и через диод 6 шунтирует стабилитрон 8 до наступления его пробоя. При перегрузке по току срабатывает аналог тиристора на транзисторах 3 и 5, что приводит к выключению транзисторов 4 и 1. 1 з.п.ф-лы., 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
1660169 А1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 47051 14/2 1 (22) 10.05,89 (46) 30.06.91. Бюл. N. 24 (71) Московский завод "Э нер гоп р ибо р" (72) В,И.Голубев и А.Г.Кузнецов (53) 621.382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 1339884, кл. Н 03 К 17/08, 987, Патент ГДР N 233023, кл. Н 03 К 17/60, 1986. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, дискретных электроприводах и в программируемых контролИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, дискретных электроприводах и в программируемых контроллерах.
Цель изобретения — повышение надежности и расширение функциональнь,х возможностей транзисторного ключа эа счет уменьшения количества элементов и индикации состояния ключа.
На фиг.1 представлена схема транзисторного ключа; на фиг.2 — схема транзисторного ключа с расширенными функциональными воэможностями, Транзисторный ключ содержит первый, второй, третий и четвертый транзисторы 1-4 первого типа проводимости, пятый транзистор 5 второго типа проводимости, первый и второй диоды 6, 7, стабилитрон 8, первый и второй конденсаторы 9, 10, датчик 11 тока, пять, резисторов 12...16 и светодиод 17, база
2 лерах. Цель изобретения -- повышение надежности и расширение функциональных воэможностей транзисторного ключа — достигается путем уменьшения количества элементов и индикации состояния ключа.
При наличии на шине 20 входного сигнала транзистор 4 открывается. Через светодиод
17, конденсатор 9 и резистор 12 начинает протекать ток, включающий транзистор 1. который насыщается и через диод 6 шунти-. рует стабилитрон 8 до наступления его n робоя. При перегрузке по току срабатывает аналог тиристора на транзисторах 3 и 5, что приводит к выключению транзисторов 4 и 1.
1 з.п. ф-лы, 2 ил. первого транзистора 1 подключена к первым выводам первого резистора 12 и первого конденсатора 9, вторые выводы которых объединены, коллектор первого транзисто- ра 1 соединен с выходнои шиной 18 и через первый диод 6 — с первыми выводами стаби- l Ch литрона 8 и второго резистора 13, эмиттер СС первого транзистора 1 подключен к первому, С) выводутретьего резистора 14 и через датчик а !
1 1 тока — к общей шине 19. первому выводу,О. второго конденсатора 10, эмиттерам второго и третьего транзисторов 2 и 3. второй вывод третьего резистора 14 соединен с вторым выводом второго конденсатора 10 коллектором пятого транзистора 5 и базой транзистора 3, коллектор которого подключен к базе транзистора 5. эмиттер которого соединен с первым выводом четвертого резистора 15, коллектор четвертого транзистора 4 подключен к первому выводу пятого резистора 16, первый вывод светодиода 17
1660169 соединен с змиттером четвертого транзистора 4 и вторым выводом второго резистора 13, второй вывод светодиода 17 подключен к второму выводу первого резистора 12 и через второй диод 7 — с базой четвертого транзистора 4 и эмиттером пятого транзистора 5, база которого соединена с вторым выводом четвертого резистора 15, первый вывод которого подключен к второму выводу пятого резистора 16, первый вывод которого соединен с входной шиной 20, второй вывод стабилитрона 8 подключен к второму выводу третьего резистора 14, первый вывод которо о соединен с базой вто15 рого транзистора 2, коллектор которого подключен к базе первого транзистора 1.
Первый и второй выводы источника 21 управляющего сигнала соединены соответственно с входной шиной 20 и общей шиной единены последовательно и включены между выходной шиной l8 и общей шиной 19.
Кроме того, транзисторный ключ с расширенными функциональными возможно25 стями содержит шестой транзистор 24 первого типа проводимости, третий, четвертый и пятый диоды 25, 26 и 27, третий и четвертый конденсаторы 28, 29. шестой и седьмой резисторы 30, 31, эмиттер шестого
30 транзистора 24 через третий диод 25 соединен с первыми выводами четвертого и пятоro диодов 26, 27, шестого резистора 30, третьего конденсатора 28, второй вывод IeTBepToco диода 26 подключен к коллектору первого транзистора 1, второй вывод пятого диода 27 соединен с коллекторам третьего транзистора 3, эмиттер которого подключен к второму выводу шестого резистора 30, второму выводу третьего конден35 сатара 28 и первому выводу четвертого конденсатора 29, второй вывод которого соединен с первым выводом седьмого резистора 31 и базой шестого транзистора 24.
40 коллектор которого подключен к второму выводу седьмого резистора 31 и входной шине 20.
Транзисторный ключ на фиг,1 работает следующим образом. В отсутствие входного сигнала ключ обесточен, транзисторы 1...5 выключены, на коллекторе транзистора 1 высокий уровень напряжения. При увеличении уровня напряжения на входе ключа по
50 переднему фронту управляющего сигнала транзистор 4 начинает работать как эмиттерный повторитель, источником питания 55 которого служит источник 21 управляющего сигнала и нагрузкой являются, в основном, цепь параллельно соединенных конденсатора 9 и резистора 12. Через светодиод 17, конденсатор 9 и резистор 12 начинает про19, Нагрузка 22 и источник 23 питания со- 20 текать ток, включающий транзистор 1, Транзистор 1 входит в режим насыщения и через диод 6 шунтирует стэбилитрон 8 прежде, чем увеличение уровня напряжения на эмиттерс транзистора 4 через резистор 14 подняло бы напряжение на аноде диода 6 до величины пробоя стабилитрона 8.
Этому способствует и наличие форсирующего конденсатора 9. Напряжение пробоя стабилитрона 8 выбрано на несколько вольт меньшим, чем напряжение источника 21 управляющего сигнала, но большим, чем напряжение нэ коллекторе транзистора 1 во включенном состоянии, сложенное с падением напряжения на диоде 6 от протекания тока, задаваемого резистором 13. В диапазоне условий эксплуатации задержка включения выходного транзистора 1 может привести к кратковременному увеличению уровня. напряжения на аноде диода 6 до величины пробоя стабилитрона 8. B этом случае предотвращение включения транзистора 3 достигается выбором. соответствующей постоянной времени цепи: резистор 13 — конденсатор 10. Включенное состояние ключа индицируется зажженным светодиодом 17.
При появлении перегрузки по току в течение времени большем, чем постоянная цепи, определяемой конденсатором 10 и резистором 14, падение напряжения на датчике 11 тока вызывает увеличение напряжения на конденсаторе 10 и появление тока базы транзистора 3. Одновременно в силу ограничения тока коллектора транзистора 1 (с помощью транзистора 2) напряжение нэ коллекторе возрастает, диод
6 запирается, потенциал его на аноде возрастает до величины, достаточной для пробоя стабилитрона 8, и возникает дополнительная цепь заряда конденсатора
10 через резистор 13 и стабилитрон 8. Когда напряжение на конденсаторе 10 достигает величины, достаточной для отпирания транзистора 3, его коллекторный ток, протекающий через резистор 15 и базу транзистора
5, вызовет отпирание траНзистора 5. Коллекторный ток транзистора 5 ускорит процесс заряда конденсатора 10. процесс будет лавинно нарастать, пока оба транзистора 3 и 5, образующие аналог тиристора, не откроются. Открытые транзисторы 3 и 5 понизят потенциал базы транзистора 4, в результате чего напряжение на его эмиттере снизится до величины, близкой к нулю. его ток коллектора упадет до нуля. светоди. од 17 погаснет, сигнализируя о выключении ключа. При этом через переход эмиттер-база транзистора 1 течет часть тока разряда конденсатора 9, ускоряющая процессы вы1660169
20
30
40
50
55 ключения транзистора 1. Величина отрицательного импульса разряда конденсатора 9, действующая на переход база-эмиттер транзистора 1, ограничивается транзистором 2, переходящим в инверсный режим работы на время разряда конденсатора 9.
Транзисторы 3 и 5 удерживаются в открытом состоянии током, протекающим через резистор 16, до тех пор, пока на вход ключа не подается управляющий сигнал. После снятия управляющего сигнала схема ключа будет обесточена и через промежуток времени, достаточный для разряда конденсатора 10, будет вновь готова к включению.
Транзисторный ключ на фиг.2 работает, в основном, аналогично ключу на фиг.1. Отличие состоит в том, что для функционирования ключа без срабатывания цепи защиты необходимо дополнительное условие — при выключенном ключе наличие напряжения источника 23 питания на коллекторе выходного транзистора 1, При выключенном ключе конденсатор 28 заряжен от источника 23 питания через диод 26, а при включенном ключе — от источника 21 управляющего сигнала через транзистор 24 и диод 25. В этом случае диод 27 постоянно заперт и не оказывает влияния на схему ключа.
Если в цепи нагрузки 22 произошел обрыв, или отключился источник 23 питания. или возникло короткое замыкание в линии, связывающей нагрузку 22 и источник 23 питания с ключом, то напряжение на аноде диода 26 близко к нулю и, при отсутствии на входе ключа управляющего сигнала, диоды
25-27 закрыты и конденсатор 28 разряжен до нулевого потенциала.
Если на вход ключа теперь подать управляющий сигнал, то ключ сработает. но на короткое время, необходимое на срабатывание защиты, Одновременно с транзистором 1 включается транзистор 5. так как его база соединена с общей шиной 19 через диод 27 и разряженный конденсатор 28.
Коллекторный ток транзистора 5 заряжает конденсатор 10 и открывает транзистор 3, что приводит к лавинообразному включению транзисторов 3 и 5. Открытые транзисторы 3 и 5 понизят потенциал базы транзистора 4 до величины, близкой к нулю, его ток коллектора, а следовательно, и ток базы транзистора 1 упадет до нуля и ключ будет приведен в состояние, когда транзистор 1 заперт, а защита включена.
Восстановление исходного качества це пи нагрузки 22 не вызовет включения нагрузки 22 после срабатывания цепи защиты, так как транзистор t заперт. Включение нагрузки 22 возможно только после снятия и повторной подачи управляющего сигнала.
Предлагаемый транзисторный ключ имеет более высокую надежность и более широкие функциональные возможности, чем известные, за счет уменьшения количества элементов и индикации состояния ключа.
Формула изобретения
1. Транзисторный ключ. содержащий первый, второй, третий и четвертый транзисторы первого типа проводимости, пятый транзистор второго типа проводимости, первый и второй диоды, стабилитрон, первый и второй конденсаторы, датчик тока и пять резисторов. база первого транзистора подключена к первым выводом первого резистора и первого конденсатора, вторые выводы которых обьединен ы, коллектор первого транзистора соединен с выходной шиной и через первый диод — с первыми выводами стабилитрона и второго резистора, эмиттер первого транзистора подключен к первому выводу третьего резистора и через датчик тока — к общей шине, первому выводу второго конденсатора. эмиттерам второго и третьего транзисторов. второй вывод третьего резистора соединен с вторым выводом второго конденсатора, коллектором пятого транзистора и базой третьего транзистора. коллектор которого подключен к базе пятого транзистора, эмиттер которого соединен с первым выводом четвертого резистора. коллектор четвертого транзистора подключен к первому выводу пятого резистора. отличающийся тем. что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, введен светодиод, первый вывод которого соединен с эмиттером четвертого транзистора и вторым выводом второго резистора, второй вывод светодиода подключен к второму выводу первого резистора и через второй диод — к базе четвертого транзистора и эмиттеру пятого транзистора. база которого соединена с вторым выводом четвертого резистора, первый вывод которого подключен к второму выводу пятого резистора, первый вывод которого соединен с входной шиной, второй вывод стабилитрона подключен к второму выводу третьего резистора, первый вывод которого соединен с базой второго транзистора, коллектор которого подключен к базе первого транзистора.
2. Ключ по п.1, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены шестой транзистор первого типа проводимости, третий, четвертый и пятый диоды, третий и четвертый конденсаторы. шестой и седьмой резисторы, эмиттер шестого транзистора через третий диод соединен с первыми выводами четвер1650169
Составитель Д,Иванов
Редактор Е.Зубиетова Техред М.Моргентал Корректор Т.Колб
Заказ 1855 Тираж 481 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 того и пятого диодов, шестого резистора, третьего конденсатора, второй вывод четвер1ого диода подключен к коллектору первого транзистора, второй вывод пятого диода соединен с коллектором третьего транзистора, змиттер которого подключен к второму выводу шестого резистора, второму выводу третьего конденсатора и первому выводу четвертого конденсатора, второй вывод которого соединен с первым выводом седьмого резистора и базой шестогв тран5 зистора, коллектор которого подключен к второму выводу седьмого резистора и входной шине.
