Транзисторный ключ с защитой от короткого замыкания

 

Сущность изобретения: устройство содержит переключающий транзистор 1,вспомогательный транзистор 3, шесть резисторов 4,5,8,11,17,19, диодный ключ 7, конденсатор 6, два компаратора 13,14 напряжений , элемент НЕ 15, элемент И-НЕ 16, дополнительный транзистор 18. 1-16- 17-18-19-6-3-1. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1310980 (21) 4877525/07 (22) 26.10.90 (46) 07.10.92. Бюл. N. 37 (71) Львовский научно-исследовательский радиотехнический институт (72) А,И.Черников, О,Л,Сидорович и

И.Г. Марченко (56) Авторское свидетельство СССР

N 1310980, кл. Н 02 М 7/537, Н 02 Н 7/",О, 1985.

„„Я2„„1767672 А2 (я)5 H 02 М 7/537, Н 02 H 7/10 (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ С ЗАЦИТОЙ

ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ (57) Сущность изобретения: устройство содержит переключающий транзистор 1, вспомогательный транзистор 3, шесть резисторов 4,5,8,11,17,19, диодный ключ 7, конденсатор 6, два компаратора 13,14 напряжений, элемент HF 15, элемент И вЂ” НЕ

16, дополнительный транзистор 18. 1-1617-18 — 19-6-3-1. 1 ил.

1767672

Изобретение относится к устройствам защиты силовых транзисторных ключей от коротких замыканий в нагрузке и может быть использовано в бесконтактной коммутационнозащитной аппаратуре.

Известен транзисторный ключ с защитой от короткого замыкания, содержащий переключающий транзистор, коллектор которого включен последовательно с цепью чагрузки, а база через резистор соединена 10 с управляющим входом и коллектором вспомогательного транзистора," база которого соединена через первый резистор эмиттером переключающего транзистора и с дополнительным резистором, причем эмиттер вспомогательного транзистора соединен с 15 общим входным выводом и выводом конденсатора. другой вывод которого соединен с анодом диодного ключа и вторым резистором, эмиттер переключающего транзистора соединен с общей шиной, дополнительный резистор — с анодом диодного ключа, катод 20 которого соединен с коллектором переключающего транзистора, а второй резистор— с управляющим выводом.

Недостатком известного транзисторного ключа является низкое быстродействие 25 срабатывания защиты при коротком замыкании в нагрузке из-за значительного времени задер>кки срабатывания вспомогательного транзистора, обусловленного наличием резистивно-емкостной 30 цепочки на входе вспомогательного транзистора.

Цель изобретения — повышение быстродействия защиты транзисторного ключа, Для повышения быстродействия защи- 35 ты устройства в него введены два компаратора напряжений, элемент НЕ, элемент

2И-НЕ, третий и четвертый резисторы, дополнительный транзистор и их связи.

На чертеже приведена принципиальная 40 электрическая схема устройства, Транзисторный ключ содержит переключающий транзистор 1, нагрузку 2, вспомогательный транзистор 3, резисторы 4,5, конденсатор 6, диодный ключ 7, резистор 8, 45 управляющий вход 9 устройства, общую шину 10. резистор 11, шину 12 питания, компараторы 13 и 14, элемент НЕ, элемент 2И вЂ” KE

16, резистор 17, дополнительный транзистор 18 и резистор 19. 50

Переключающий транзистор 1 присоединен эмиттером к общей шине 10 устройства, к которой также подсоединены первый вывод конденсатора 6, первый вывод резистора 4 и эмиттер вспомогательного транзи- 55 стара 3, база которого соединена с вторым выводом конденсатора 6, анодом диодного ключа 7 и первыми выводами резисторов 8 и 19. Второй вывод резистора 8 соединен с эмиттером дополнительного транзистора

18, управляющим входом 9 устройства и вторым выводом резистора 11, первый вывод которого соединен с коллектором вспомогательного транзистора 3 и базой переключающего транзистора 1, к коллектору которого присоединены катод диодного ключа 7, первый вывод нагрузки 2 и измерительные sxoды компараторов 13,14 напряжения, причем выход первого компаратора 13 напряжения соединен с входом элемента НЕ 15, выход которого соединен с входом элемента 2И—

HE 16, а выход второго компаратора 14 напряжения соединен с вторым входом элемента 2И вЂ” НЕ 16, выход которого через резистор 17 соединен с управляющим входом дополнительного транзистора 18, коллектор которого соединен с вторым выводом резистора 19. Второй вывод нагрузки 2 подключен к шине 12 питания устройства. Измерительнbiå входы компараторов 13,14 соединены с коллектором переключающего транзистора 1, другие входы компараторов 13,14 соединены с соответствующими клеммами для подключения источников опорного напряжения Uon< и Uon2

Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии транзистор 1 закрыт, его коллектор и измерительные входы компараторов 13,14 находятся под потенциалом питания.. Опорное напряжение компаратора t 3 должно быть больше напряжения насыщения транзистора 1, но меньше определенного значения напряжения, соответствующего напря>кению коллектор-эмиттер транзистора 1, находящегося в активном режиме работы, Опорное напряжение компаратора 14 должно быть больше определенного значения напряжения, соответствующего напряжению коллектор-эмиттер транзистора 1, находящегося в активном режиме, но меньше напряжения питания устройства, На первый вход элемента 2И вЂ” НЕ подается сигнал компаратора

13, инвертированный элементом НЕ 15, а на второй вход — сигнал компаратора 14, В результате на выходе элемента 2И вЂ” НЕ 16 появляется высокий уровень напряжения, который удерживает дополнительный транзистор 18 в закрытом состоянии.

При поступлении открывающего сигнала управления на вход 9 устройства переключающий транзистор 1 переходит в режим насыщения. При этом вспомогательный транзистор 3 закрыт, так как на его базе потенциал нарастает по мере заряда конденсатора 6, При насыщении переключаю1767672 входит в насыщение, шунтирует базовый переход переключающего транзистора 1, и он закрывается, При этом закрывается дополнительный транзистор 18. Конденсатор 6 подзаряжается через резистор 8 и удерживает транзистор 3 в открытом состоянии.

После снятия короткого замыкания с нагрузки 2 схема остается в устойчивом закрытом состоянии до снятия входного сигнала, При включении устройства в момент перехода транзистора 1 из состояния отсечки в состояние насыщения при подаче управляющего сигнала дополнительный транзи10 стор 18 остается закрытым, так как время

Составитель .О.Сидорович

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т.Вашкович

Редактор

Заказ 3557 Тираж 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 щего транзистора открывается диодный ключ 7, и заряд конденсатора 6 рассасывается через открытый транзистор 1, что предотвращает нарастание потенциала на базе вспомогательного транзистора 3 и его насыщение, Напряжение насыщения транзистора 1 поступает на измерительные входы компараторов 13 и 14, сравнивается с Uon1 и Up<2 и на выходах компараторов 13,14 устанавливается напряжение высокого уровня, Сигнал с выхода компаратора 13 инвертируется элементом НЕ 15 и поступает на первый вход элемента 2И вЂ” НЕ 16, а на второй вход элемента 2И вЂ” НЕ 16 подается сигнал с выхода компаратора 14, В результате на выходе элемента 16 сохраняется высокий уровень напряжения, и дополнительный транзистор 18 удерживается в закрытом состоянии, При коротком замыкании в нагрузке 2 переключателей транзистор 1 выходит из насыщения в область активного режима работы, При этом при достижении напряжением коллектор-эмиттер транзистора 1 величины, превышающей выбранное значение опорного напряжения компаратора 13

U»t, на выходе компаратора 13 устанавливается напряжение низкого уровня, которое после инвентирования элементом HE 15 поступает на первый вход элемента 2И вЂ” Н Е 16.

Напряжение на выходе компаратора 14 и, соответственно, на втором входе элемента

2И-НЕ 16 не изменяется, в результате чего на выходе элемента 16 устанавливается напря>кение низкого уровня, которое поступает на управляющий вход дополнительного транзистора 18 и открывает его, Конденсатор 6 оказывается подключенным к управ. ляющему входу 9 устройства через результирующее сопротивление параллельно соединенных резисторов 8 и 19. Диодный ключ 7 закрывается возросшим напряжением коллектор-эмиттер транзистора 1, и конденсатор 6 заряжается до потенциала, необходимого для включения вспомогательного транзистора 3, который

45 включения транзистора 1 меньше суммарного времени срабатывания компаратора

13,14, элементов 15,16 и транзистора 18.

Поэтому цепь, состоящая из транзистора 18 и резистора 19, не влияет на включение устройства при отсутствии короткого замыкания, Формула изобретения т>ранзисторный ключ с защитой от короткого замыкания по авт, св. N.. 1310980, отличающийся тем,что,сцелью повышения быстродействия защиты от коротких;,àìûêÿíèé, дополнительно введены два компаратора напряжений, элемент НЕ, элемент 2И-НЕ. третий и четвертый резисторы и дополнительный транзистор, причем измерительные входы компараторов соедине:-. ы с коллектором г ереключающего транзистора. другие входы компараторов— с соответствующими клеммами для подключения источников опорного напряжения, выход первого компаратора соединен с входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента 2И вЂ” НЕ, выход второго компаратора соедйнен с вторым входом элемента 2И вЂ” НЕ, выход которого че- . рез третий резистор подключен к управляющему входу дополнительного транзистора, эмиттер которого соединен с управляющим входом ключа, а коллектор через четвертый резистор соединен с анодом диодного ключа,