Транзисторный ключ с защитой отперегрузки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Свюв Со@атсннх

Соцтввниетнмескик ресттубанн

"",799136 (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (5l)М. Кл.

Н 03 К 17/08 (22) Завалено 1 1.05.75 (21) g 133747 i18g 1 с присоединением заявки М— тввудвувтвеиввй квинтет

CCCP

an авива вмбретвний в впрапвй (23)Приоритет (53) УДК 621. .374.3(088.8) Опубликоваио23.01.81. Бюллетень J% 3

Дата опубликования описания 30.01.81 (72) Авторы изобретения

Г. Д. Беляев и И. Г. Фильцер (П ) Заявитель . (54) ТРАНЗИСТОРНЪ|Й КЛЮЧ С ЗАЩИТОЙ

ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

Изобретение относится к импульсной технике и автоматике и может быть использовано в силовых цепях радиоэлектронной алпаратуры, импульсных (ключевых) стабилизаторах источника питания.

Известны транзисторные ключи с защитой от перегрузки, содержащее ключевой транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, и включающий транзистор, подключенный параллельно переходу база-эмиттер - ключевого транзистора, диоды и конденсатор 11 и f2).

r **

Недостатками известных устройств являются ограниченный диапазон рабочих напряжений н температур и критичность к нагрузке с емкостным характером.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является транзисторный ключ с защитой от перегрузки, также содержащий ключевой транзистор с реэистивным делителем в цепи базы, включенный по схеме с общим эмиттером, коллектор которого через резистор .;соединен с шиной нагрузки и через последовательно соединенные диод и резистор - с шиной входного сиг нала, и выключающий транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, подключенный коллектором к базе ключевого транзистора (31.

Недостатком:этого транзистора импульсного ключа с защитой от перегрузки является узкая область работоспособности при изменении напряжения питания и температуры. Это обусловлено тем, что в условиях близости величин максимального рабочего тока и тока короткого замыкания нагрузки при повышении напряжения питания защита срабатывает в рабочем режиме ключа, хотя величина рабочего тока меньше допустимого тока через транзистор, а при понижении напряжения питании защита не срабатывает при коротком замыкании нагрузки, хотя ток короткого замыкания больше допустимого тока через транзистор. А вследствие изменений порога срабатывания в диапазоне температур, зашита срабатывает

3 7991 при рабочем токе, меньше допустимого постоянного тоха через транзистор и не срабатывает при токе короткого замыкания нагрузки, большем допустимого постоянного тока через транзистор, что: является нарушением нормального функционирования схемы.

Цель изобретения — расширение области работоспособности транзисторного ключа с защитой or перегрузки при изменении налряжения питания и температуры.

Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный ключ с защитой от перегрузки, содержащий ключевой транзистор с резисторным делителем s цепи базы, включенный по схеме с общим эмиттером, коллектор которого через резистор соединен с шиной нагрузки и через последовательно соединенные диод и резистор — с шиной входного сигнала, и выключающий транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, .подсоединенный коллектором к базе ключевого транзистора, введены два дополнительных транзистора противоположного типа проводимости, при этом эмиттер первого дополнительного транзистора соединен с анодом .диода, коллектор соединен с базой выключающего транзистора, а база— через резистор с коллектором второго дополнительного транзистора, эмиттер которого соединен с шиной напряжения питания, база через резистор с шиной входного сигнала, а коллектор — с резисторным делителем в цепи базы ключевого транзистора.

На чертеже изображена электрическая схема транзисторного ключа с зашитой от перегрузки.ь

Транзисторный ключ с зашитой от перегрузки содержит ключевой транзистор 1, включенный по схеме с общим эмиттером, с резисторами 2 и 3 в цепи базы, транзистор 4. дополняющего тица проводимости с диодом 5, необходимые для переключения тока, поступающего через резистор 6, делитель на резисторах

7 и 8, определяющий амплитуду импульса на базе транзистора 4, ниэкоомный резистор 9, являющийся датчиком тока, резистор 10 утечки, выключающий транзистор 11, того же типа проводимости, что и ключевой транзистор 1, конденсатор

12 и резистор 13 образуют дифференцирующее звено в цепи связи базы выключающего транзистора с шиной 14 входного сигнала, транзистор 15 дополнительного типа проводимости, яв4

Следует отметить, что после устранения короткого замыкания нагрузки не требуется какого-либо специального сигнала для восстановления нормального функционирования схе мы.

Расширение области работоспособности транзисторного ключа с защитой достигается эа счет отслеживания порогом срабатывания защиты изменений напряжения и за счет независимости порога сра5S ляющийся инвертором входного сигнала, эмиттер которого соединен с шиной 16 напряжения питания. Нагрузочный элемент

17 подключен между шиной 16 напряжения питания и общей точкой соединения диода 5 и резистора 9.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все транзис36 горы закрыты.

Входной импульс положительной полярности через резистор 2 поступает на базу транзистора 1, который открывается и оказывается в области насыд щения. В результате в цепи внешней нагрузки проходит коллекторный ток транзистора 1 на время действия входного импульса. При этом цепь из диода 5, резистора 9 и транзистора 1 шунтирущ ет транзистор 4.

Вследствие этого транзистор 11 также остается закрытым.

При коротком замыкании нагрузки при поступлении входного импульса в

25 цепи коллектора транзистора 1 возникает ток.большой величины. Ввиду значительного падения напряжения, создаваемого этим током на резисторе 9, сумма напряжений на транзисторе 1 и ре5в зисторе 9 становится достаточной для эапиранйя диода 5. При этом ток от транзистора 15 переключается в эмиттер транзистора 4, Ток коллектора 4 посту- пает в базу транзистора 11, открывая

35 его При эм ток. TeKy HN через резистор 2, поступает теперь в коллектор транзистора 11, чем обеспечивается выключение транзистора 1 ° Далее транзистор 11 остается включенным на протяжении всцго импульса, благодаря чему транзистор 1 удерживается в выключенном состоянии. .При работе на активно-е мкостную нагрузку импульс отрицательной поляр45 ности поступающий на базу транзистopa

11 через конденсатор 12 и резистор 13 блокирует защиту на время заряда емко.сти нагрузки.

5 799 батывания защиты от температуры (благодаря термокомпенсации).

Изменение порога срабатывания защиты при изменении напряжения литания обеспечивается потому, что амплитуда импульса иа базе транзистора 4 изменяется пропорционально напряжению пита ния. Фор мула изобретения

Транзисторный ключ с защитой от перегрузки, содержащий ключевой транзистор с реэистивным делителем в цепи ба- зы, включенный по схеме с общим эмиттером. коллектор которого через резистор соединен с шиной нагрузки и через последовательно соэдиненные диод и резистор с шиной входного сигнала, и выключающий транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, подсоединенный коллектором к базе ключевого транзистора, о т л и ч .а ю шийся тем, что, с целью расширения области работо136 4 способности нри изменении напряжения питания и температуры, он содержит два дополнительных транзистора противопо- ложного типа проводимости, при этом

3 эмиттер первого .дополнительного транэисгора соединен с анодом диода, коллек- тор соединен с базой выключающего транзистора, а база — через резистор с коллектором второго дополнительного тран1Е зистора,эмиттер которого соединен с шиной напряжения питания, база — через резистор с шиной входного сигнала, а коллектор - с реэистивным делителем в цепи базы ключевого транзистора.

М Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ж 344547, кл. Н 02 Н 7i20, 1970.

2. Смит P. М. Защита переключающего транзистора путем ограничения тока и мощности. "Электроника 1975, И 12.

3. Авторское свидетельство СССР

И 438114, кл. Н 03 К 17/ОО, 1974 (прототип) .

3azaa 10091 3 Tape 999 Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4