Способ защиты управляемого электронного прибора

 

Изобретение относится к области электроники и радиотехники и предназначено для защиты управляемого электронного прибора (транзистора, радиолампы), работающего в ключевом режиме, от короткого замыкания и обрыва цепи между выходными электродами на этапах включения и выключения. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является повышение надежности, быстродействия и расширение функциональных возможностей защиты электронного прибора от короткого замыкания и обрыва цепи между выходными электродами на этапах включения и выключения. Этот технический результат достигается тем, что защиту электронного прибора осуществляют путем контроля входного и выходного напряжений электронного прибора, формирования двух логических сигналов, соответствующих этим напряжений, и формирования аварийного сигнала на отключение напряжения питания с электронного прибора при контроле совпадения логических сигналов во времени, при этом первый логический сигнал формируют дифференцированием входного напряжения с последующей задержкой этого логического сигнала, а второй - дифференцированием выходного напряжения электронного прибора, и при несовпадении логических сигналов во времени формируют аварийный сигнал на отключение напряжения питания электронного прибора. 2 ил.

Изобретение относится к областям электроники и радиотехники и предназначено для защиты управляемых электронных приборов (транзисторов, радиоламп), работающих в ключевом режиме, от короткого замыкания и обрыва цепи между выходными электродами на этапах включения и выключения.

Известен способ защиты полевого JGBT транзистора от короткого замыкания, основанный на сравнении величин двух напряжений, первым из которых является напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора, а вторым - опорное напряжение. Причем, указанные напряжения измеряют на интервале строб-импульса, сформированного с небольшой задержкой относительно спада напряжения коллектор-эмиттер. При этом для осуществления защиты формируют аварийный сигнал на снятие напряжения питания с транзистора при уменьшении напряжения насыщения коллектор-эмиттер ниже опорного [1].

Недостатками этого способа являются сложность, связанная с измерениями величин напряжений, низкое быстродействие из-за задержки строб-импульса, а также неспособность выдачи аварийного сигнала в случае обрыва цепи между коллектором и эмиттером транзистора.

Наиболее близким по достигаемому техническому результату является способ защиты полевого транзистора от коротких замыканий между стоком и истоком, основанный на совпадении во времени двух логических сигналов, первый из которых формируют при превышении входного напряжения выше опорного, а второй - при высоком уровне выходного напряжения, и выработке аварийного сигнала, запрещающего включение транзистора [2].

Недостатками этого способа являются:

- низкая надежность, обусловленная сложностью измерений и индивидуальным подбором опорного напряжения для каждого транзистора;

- несрабатывание защиты при коротком замыкании затвора на исток транзистора, так как при этом исчезает первый логический сигнал, что воспринимается как исправное состояние транзистора;

- неспособностью контроля процесса выключения транзистора.

Изобретение решает задачу создания надежного и быстродействующего способа защиты электронного прибора от короткого замыкания и обрыва цепи между выходными электродами на этапах включения и выключения.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является повышение надежности, быстродействия и расширение функциональных возможностей защиты электронного прибора от короткого замыкания и обрыва цепи между выходными электродами на этапах включения и выключения.

Этот технический результат достигается тем, что защиту электронного прибора осуществляют путем контроля входного и выходного напряжений электронного прибора, формирования двух логических сигналов, соответствующих этим напряжениям, и формирования аварийного сигнала на отключение напряжения питания электронного прибора при контроле совпадения логических сигналов во времени, при этом первый логический сигнал формируют дифференцированием входного напряжения с последующей задержкой этого логического сигнала, а второй - дифференцированием выходного напряжения электронного прибора, и при несовпадении логических сигналов во времени формируют аварийный сигнал на отключение напряжения питания электронного прибора.

Способ поясняется функциональной схемой на фиг. 1, где цифрами обозначены блоки:

1 - блок формирования однополярных импульсов |dU_вх/dt| из продифференцированного входного напряжения;

2 - управляемый электронный прибор с входными и выходными электродами;

3 - блок формирования однополярных импульсов |dU_вых/dt| из продифференцированного выходного напряжения;

4 - блок задержки продифференцированного входного напряжения;

5 - блок совпадения, выполненный на управляемом ключе S.

Контроль за состоянием электронного прибора и формирование аварийного сигнала U_ав на отключение напряжения питания осуществляют следующим образом.

При нормальной работе электронного прибора 2 входное напряжение в виде отпирающих импульсов дифференцируют и формируют однополярные импульсы в блоке 1, которые через блок задержки 4 поступают на первый вход блока совпадения 5. Одновременно дифференцируют выходное напряжение электронного прибора и формируют однополярные импульсы в блоке 3. Эти импульсы поступают на второй вход блока совпадения 5 и размыкают нормально замкнутые контакты ключа S. Таким образом, при нормальной работе электронного прибора 2 задержанные импульсы продифференцированного входного напряжения не проходят на выход блока совпадения 5.

В случае короткого замыкания или обрыва цепи между выходными электродами электронного прибора 2 импульсы продифференцированного выходного напряжения исчезают, при этом контакты ключа S переходят в замкнутое состояние. На выход блока совпадения 5 проходят импульсы продифференцированного входного напряжения, выдавая аварийный сигнал U_aв на отключение напряжения питания электронного прибора 2.

Необходимым условием работы управляемого ключа S является равенство или превышение длительности импульсов продифференцированного выходного напряжения и длительности импульсов продифференцированного входного напряжения, формируемое блоками 1, 4. В противном случае на выходе схемы совпадения появляются ложные сигналы об аварийном состоянии при нормальной работе электронного прибора.

Диаграммы, иллюстрирующие способ защиты электронного прибора (ЭП), представлены на фиг. 2.

При нормальном включении электронного прибора в моменты t₁, t₃ и нормальном выключении в момент t₂ сформированные и задержанные импульсы продифференцированного входного напряжения |dU_вх/dt|_зад перекрываются сформированными импульсами продифференцированного выходного напряжения |dU_вых/dt| и первые не проходят на выход блока совпадения 5. В случае не выключения в момент t₄ или не включения электронного прибора в момент t₅ импульсы продифференцированного выходного напряжения |dU_вых/dt| исчезают и задержанные импульсы продифференцированного входного напряжения |dU_вх/dt|_зад проходят на выход блока совпадения 5, выдавая сигнал U_ав на отключение напряжения питания электронного прибора 2.

Источники информации

1. Флоренцев С.И., Аванесов В.Н. Управление силовыми транзисторами с изолированным затвором //Электротехника, № 12, 2000, с.2, 3 (аналог).

2. Заявка РФ на изобретение 99103302/09, 7 Н 03 К 17/08. Рыбаков В.М. Устройство и способ защиты полупроводникового ключа от короткого замыкания. Заявл. 09.06.1998. Опубл. в БИПМ № 12 от 27.04.2001 (прототип).

Формула изобретения

Способ защиты электронного прибора путем контроля входного и выходного напряжений электронного прибора, формирования двух логических сигналов, соответствующих этим напряжениям, и формирования аварийного сигнала на отключение напряжения питания электронного прибора при контроле совпадения логических сигналов во времени, отличающийся тем, что первый логический сигнал формируют дифференцированием входного напряжения с последующей задержкой этого логического сигнала, а второй логический сигнал формируют дифференцированием выходного напряжения электронного прибора, причем второй логический сигнал по длительности, по крайней мере, не меньше длительности первого логического сигнала, и при несовпадении логических сигналов во времени формируют аварийный сигнал на отключение напряжения питания электронного прибора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2