Устройство для управления мощным транзистором с защитой от перегрузок и короткого замыкания

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4884041/07 (22) 20.11.90 (46) 07.10.92. Бюл. ¹ 37 (71) Научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) С.B.Áåëücêèé и В,П.Коробков (56) Авторское свидетельство СССР

N 978265, кл. Н 02 М 7/12, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1078551, кл. Н 02 М 1/08, Н 02 Н 7/12, 1981, Ы 1767642 А1 (si)s Н 02 М 1/08, Н 02 Н 7/12 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

МОЩНЫМ ТРАНЗИСТОРОМ С ЗАЩИТОЙ

ОТ ПЕРЕГРУЗОК И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ (57) Сущность изобретения: задающий транзистор 1, восемь транзисторов 2, 3, 4, 6, 7, 9, 10, 11, шунтирующий транзистор 12, два диода 13, 14, однопереходный транзистор 8.

2-1 3-5-8-12. 1 ил.

1767642

55

Изобретение относится к устройствам управления и защиты выходных сигналов электронных цепей от перегрузок и короткого замыкания, Известны устройства защиты транзисторных ключей от перегрузок, содержащие формирователь управляющих импульсов, оптрон, диод и выходной транзистор.

Недостатки такого устройства — низкая надежность и небольшие функциональные возможности ввиду того, что в качестве сигнала о перегрузке транзистора используется разность напряжений Usa и Ока. Эта разность составляет в лучшем случае несколько сот милливольт, а у мощных транзисторов напряжений U, что является нормальным рабочим режимом для транзистора, В этом случае использовать данное устройство нельзя.

Наиболее близко к предлагаемому устройство управления с защитой от короткого замыкания, содержащее транзистор, подсоединенный базой через первый резистор к одной из клемм для подключения источника управляющего напряжения и к аноду первого диода, катод которого подключен к катоду второго диода, а коллектор задающего транзистора подсоединен к первой клемме для подключения источника питания через последовательно соединенные второй и третий резисторы, точка соединения которых подключена к базе мощного транзистора, эмиттер которого соединен с первой клеммой для подключения источника питания, коллектор подсоединен к катоду второго диода и к первой клемме для подключения нагрузки, четвертый и пятый резисторы, при этом вторые клеммы для подключения источников питания и управляющего напряжения и нагрузки подсоединены к общей шине, дополнительный диод, подсоединенный катодом к общей шине и анодом — к эмиттеру задающего транзистора и через четвертый резистор — к первой клемме для подключения источника питания, подсоединенной через пятый резистор к аноду второго диода и входу ограничителя напряжения, выход которого подсоединей к общей шине.

Недостатки известного устройства — невысокая надежность, низкий КПД и ограниченные функциональные возможности.

Невысокая надежность обьясняется тем, что некоторые элементы схемы необходимо рассчитывать каждый раз под предполагаемую максимальную нагрузку.

Кроме того, если во время работы устройства нагрузка увеличивается настолько, что мощный транзистор входит в линейный

35 режим, но напряжение на нагрузке больше, напряжения на базе задающего транзистора, защита не срабатывает, и наступает тепловой пробой мощного транзистора.

Еще одним недостатком известного устройства является его низкий КПД, особенно при работе на низкоомную нагрузку.

Если устройство не включено, в нагрузке рассеивается мощность, определяемая напряжением на нагрузке, которое должно быть больше напряжения на базе задающего транзистора, и сопротивлением нагрузки.

Эта мощность может быть значительной.

Еще большая мощность постоянно рассеивается на стабилитроне и балластном сопротивлении. Это значительно снижает

КПД устройства.

Кроме того, наличие постоянного напряжения на нагрузке, даже при выключенном устройстве, делает невозможным применение данного устройства для проверки времени отпускания реле, а низковольтные реле вообще не выключаются.

Цель изобретения — повышение надежности, увеличение КПД и расширение функциональных возможностей устройства управления.

Поставленная цель, достигается тем, что в устройство для управления мощным транзистором с защитой от перегрузок и короткого замыкания введены делитель напряжения на четвертом и пятом резисторах, два диода, однопереходный транзистор, шунтирующий транзистор, шестой, седьмой и восьмой резисторы, причем дели- . тель напряжения подключен между первой клеммой для подключения источника питания и общей шиной, эмиттер однопереходного транзистора соединен со средней точкой делителя напряжения, первая база соединена через шестой резистор с первой клеммой для подключения источника питания, вторая база — с общей шиной через последовательно соединенные седьмой и восьмой резисторы, точка соединения которых подключена к базе шунтирующего транзистора, эмиттер которого подсоединен к общей шине, а коллектор подключен к базе задающего транзистора, При этом катоды диодов соединены со средней точкой делителя напряжения, анод первого диода предназначен для соединения с коллектором мощного транзистора, а анод второго диода соединен с коллектором задающего транзистора.

Известных технических решений с такими отличительными признаками не найдено в патентной и технической литературе.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

1767642

Устройство содержит задающий транзистор 1, резисторы 2 — 4, мощный транзистор 5, резисторы 6, 7, однопереходный транзистор 8, резисторы 9 — 11, шунтирующий транзистор 12 и диоды 13, 14, К выходу устройства подсоединены клеммы для подключения нагрузки 15. Индексами U>, Uz, Оз обозначены напряжения входного, выходного сигналов и питания соответственно.

Устройство управления работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала 0 транзисторы 1 и 5 закрыты. Высокоомный делитель на резисторах 6 и 7 подобран таким образом, чтобы напряжение на эмиттере однопереходного транзистора 8 было достаточно для его открытия, но при нормальнойй работе устройства резистор 6 шунти руется цеп ью: рези сто ры 3, 4, диод 14.

Поэтому напряжение на эмиттере однопереходного транзистора 8 меньше напряжения включения, и транзистор 8 закрыт.

Шунтирующий транзистор 12, который разрешает прохождение управляющего напряжения U<, также закрыт. При появлении управляющего напряжения U< транзистор 1 открывается, открывая транзистор 5, Однопереходный транзистор 8 закрыт, так как резистор 6 шунтируется цепью: транзистор

5 и диод 13.

Если нагрузка 15 устройства возрастает настолько, что мощный транзистор 5 входит в линейный режим, и напряжение на выходе становится меньше напряжения включения однопереходного транзистора 8, последний включается. После этого открывается шунтирующий транзистор 12, который закрывает управляющий транзистор 1 и, соответственно, мощный транзистор 5, Напряжение на эмиттере однопереходного транзистора 8 увеличивается, но резисторы 3, 4, 6 и 9 рассчитаны таким образом, чтобы напряжение; U>e< однопереходного транзистора 8 было меньше напряжения выключения, поэтому однопереходный транзистор 8 остается включенным, а устройство управления отключенным.

После выключения напряжения питания 0з, устранения неисправности в нагрузке и включения напряжения питания Оз устройство управления вновь готово к работе, Использование описанного устройства позволит надежно защитить мощный тран10

55 зистор от коротких замыканий и перегрузок, обеспечит устойчивую работу при изменении сопротивления нагрузки в широком диапазоне как при включении устройства, так и во время его работы, а также повысит КПД устройства защиты.

Формула изобретения

Устройство для управления мощным транзистором с защитой от перегрузок и короткого замыкания. содержащее задаюций транзистор, подсоединенный базой через первый резистор к первой клемме для подключения источника управляющего напряжения, а коллектором через последовательно соединенные второй и третий резисторы к первой клемме для подключения источника питания, предназначенной для подключения к эмиттеру мощного транзистора, при этом точка соединения второго и третьего резисторов предназначена для подключения к базе мощного транзистора, первая клемма для подключения нагрузки предназначена для подключения к коллектору мощного транзистора, а вторые клеммы для подключения источников питания, управляющего напряжения и нагрузки подсоединены к общей шине, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности, увеличения КПД и расширения функциональных возможностей, введены делитель напряжения, выполненный на четвертом и пятом резисторах, два диода, однопереходной транзистор, шунтирующий транзистор, шестой, седьмой и восьмой резисторы, причем делитель напряжения подключен между первой клеммой для подклюЧения источника питания и обшей шиной, эмиттер однопереходного транзистора соединен со средней точкой делителя напряжения, первая база — через шестой резистор с первой клеммой для подключения источника питания, вторая база — с общей шиной через последовательно соединенные седьмой и восьмой резисторы, точка соединения которых подключена к базе шунтирующего транзистора, эмиттер которого подсоединен к общей шине, а коллектор к базе задающего транзистора, при этом катоды диодов соединены со средней точкой делителя напряжения, анод первого диода предназначен для соединения с коллектором мощного транзистора, а анод второго диода соединен с коллектором задающего транзистора.