HUT73624A - Excess current operated switching arrangement - Google Patents
Excess current operated switching arrangement Download PDFInfo
- Publication number
- HUT73624A HUT73624A HU9501359A HU9501359A HUT73624A HU T73624 A HUT73624 A HU T73624A HU 9501359 A HU9501359 A HU 9501359A HU 9501359 A HU9501359 A HU 9501359A HU T73624 A HUT73624 A HU T73624A
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- switching circuit
- transistors
- voltage
- field
- control
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
- H02H9/025—Current limitation using field effect transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
TÚLÁRAM HATÁSÁRA MŰKÖDŐ KAPCSOLÓ ARAMKOR
A találmány tárgya kapcsoló áramkör, amely telefonos áramköröket véd túláramoktól, például készülék meghibásodásokból, elektrosztatikus töltésből és más veszélyforrásokból származó túláramoktól. A kapcsoló áramkör előnyösen kétirányú, vagyis alkalmas a rajta bármelyik irányból átfolyó áram kezelésére, és előnyösen alkalmas váltakozó áramok kezelésére. Általában véve a kapcsoló áramkör olyan kapcsolóként működik, amely rendes működési körülmények között zárt, és túláram hiba hatására kinyit. A kapcsolási elrendezés különösen használható távközlési vonalakon, amelyek egyenárammal elő vannak feszítve, amelyből feszültség képződhet.
A DE 3725390 jelű szabadalmi leírás viszonylag egyszerű védőáramkört ismertet. Ez egy olyan kapcsolóáramkör, amely soros kapcsoló tranzisztort tartalmaz, amely vezérli az áramkörben folyó áramot, és van benne egy vezérlő tranzisztor, amely vezérli a kapcsoló tranzisztor bázis- vagy kapufeszültségét. A vezérlő tranzisztor bázisának vagy kapujának feszültségét feszültségosztó állítja be, amely áthidalja a kapcsoló tranzisztort olymódon, hogy túláram érzékelése esetén a vezérlő tranzisztor előfeszítését vezető állapothoz állítja be, és a kapcsoló tranzisztort kikapcsolt helyzetbe hozza. Habár ez az elrendezés különösen egyszerű, azonban nem kétirányú és megvan az a hiányossága, hogy rendes működés esetén állandóan jelentős feszültségesés alakul ki a kapcsolóáramkörön, mielőtt még áramot vezetne és ez a feszültségesés a kapcsoló tranzisztor bázisemitter rétegének feszültsége miatt alakul ki, és ez hozzáadódik bázisellenállásra jutó feszültségeséshez bipoláris elrendezések esetén.
A találmánnyal célunk olyan védőáramkor, vagyis kapcsolóáramkör kidolgozása, amely kétirányú és előnyös kiviteli alakjai váltakozó feszültségű áramkörökben is védelmet nyújtanak. A kitűzött cél elérésére olyan kapcsolóáramkört ·· ·· · · «···
4.
DANUBIA 81464-4547 dolgoztunk ki, amely egy pár térvezérlésű tranzisztort (FET) tartalmaz, amelyek előnyösen úgy vannak elrendezve, hogy a kapcsolóáramkörre jutó bármilyen feszültség hatására az egyik az egyik irányba, a másik ellentétes irányba legyen előfeszítve.
A találmány szerinti kapcsolóáramkör ennek megfelelően a következőket tartalmazza:
1) egy pár térvezérlésű tranzisztor, amelyek a kapcsolóáramkör egyik vonalában vannak olymódon, hogy forráselektródjai egymással össze vannak kapcsolva, vagy nyelőelektródjaik (drain) össze vannak kapcsolva, és amelyek állapota a kapuikra ható feszültséggel megváltoztatható (általában véve a feszültség más feszültséggel való helyettesítésével ;
2) vezérlőáramkört, amely a térvezérlő tranzisztorok közül legalább az egyiknek a kapujára (előnyösen mindkettőnek a kapujára) kapcsolódik; és a vezérlőáramkör a vonalra jutó túláram hatására lép működésbe és megváltoztatja a térvezérlésű tranzisztorok állapotát.
A találmány szerinti kapcsolóáramkör előnyösen nem csupán áramkorlátozó hatású (ami lehetővé teszi, hogy a megnövekedett áram nagyobb feszültségeséssel jusson át a kapcsolóáramkörön, amely feszültségesés egy bizonyos értékig növekszik, amely fölött az áram állandó értékű marad), hanem inkább az áramot csökkenti le, ha a rajta levő feszültség egy küszöbértéket elér. Ezt a feszültségesést általában véve a kapcsolóáramkör ellenállásán átfolyó áram hozza létre, majd a túláram lényeges mértékben lecsökkenti ezt követően az átfolyó áram értékét. Ez a viselkedés viszszahajló jelleggörbét (foldback) hoz létre, habár a visszahajlás mértéke 100%-nál kisebb lehet.
A térvezérlésű tranzisztorok viselkedése önmagában áramkorlátozó jellegűnek tekinthető, ami azt jelenti, hogy ID árama (drain current = nyelő elektródáram) és VDS feszültsége (drain-source voltage = nyelő forrásfeszültség) közötti összefüggés VDS=0 feszültségtől kezdve egy küszöDANUBIA 81464-4547 bértékig növekedést mutat, amely küszöbértéknél ID egyenletessé válik. Különböző VQS (gates-source voltage = kapués forráselektród közötti feszültség) értékekhez egy sorozat ilyen jelleggörbe tartozik. A vezérlőáramkör szerepe abban van, hogy VGS értékét előnyösen negatívabbá tegye (ncsatornás térvezérlésű tranzisztor esetében) VDS növekedésekor (és ennélfogva a kapcsolóáraitikörön átfolyó áram növekszik) , ezáltal az áram növekedésekor a munkapont az egyik ID -VDS jelleggörbéről egy másikra tolódik el. Ennek eredményeként alakul ki a visszahajló jelleggörbe.
Az a megoldás, ahogy ez megvalósul, alapjában véve különbözik növekményes és kiürítéses üzemmódú n-csatornás térvezérlésű tranzisztoroknál. A rendes vezető állapothoz a növekményes üzemmódú térvezérlésű tranzisztort elő kell feszíteni és ennélfogva a vezérlőáramkör szerepe abban áll, hogy ezt az előfeszítést megszüntesse és például VGS értékét 5 V-ról 0 V-ra csökkentse. Kiürítéses üzemmódú térve zérlésű tranzisztorok esetében VGS=0 V feszültség vezető állapotot okoz és itt a vezérlőáramkör arra szolgál, hogy VGS értékét például -5 V-ra csökkentse.
A vezérlőáramkör olyan kapcsolót tartalmazhat, amely (n-csatornás kiürítéses üzemmódú térvezérlésű tranzisztorok esetében) negatív feszültséget állít elő vagy rövidre zárja a feszültséget, vagy másféle módon (n-csatornás növekményes üzemmódú térvezérlésű tranzisztorok esetében) szünteti meg a pozitív feszültséget, és ezt megvalósíthatja lényegében azonnal, és fokozatosan a visszahajlás megkívánt sebességétől függően. A vezérlőáramkör tranzisztort tartalmazhat, amelynek ellenállása képezi a kapcsolót.
P-csatornás térvezérlésű tranzisztorok esetében a helyzet fordított, mivel itt a kapuelektródra kapcsolt pozitívabb feszültség (például növekményes típusú térvezérlésű tranzisztoroknál -5 V helyett 0 V, kiürítéses üzemmódú térvezérlésű tranzisztoroknál 0 V helyett +5 V) kikapcsolt állapotba hozza a térvezérlésű tranzisztort.
A tranzisztor kapu- vagy bázisfeszültsége határozza meg az ellenállást és automatikusan függővé tehető a kap
DANUBIA 81464-4547 csolóáramkörön kialakuló feszültségeséstől, ennélfogva azon áramtól, amelynek értékét szabályozni kell.
A visszahajlási folyamat pozitív visszacsatolást eredményezhet és ennélfogva igen gyors lehet. Általában véve a térvezérlésű tranzisztorok csatornaellenállása n-csatornás térvezérlésű tranzisztorok esetében egyre nagyobb lesz, minél negatívabb a kapufeszültség és p-csatornás térvezérlésű tranzisztorok esetében akkor növekszik, ha a kapufeszültség pozitívabb. A térvezérlésű tranzisztoron kialakuló feszültség önmagában is függvénye a csatornaellenállásnak, és ez képezi a vezérlőáramkör bemenőjelét, amelynek kimenőjelé a VGS feszültség értékét adja meg. így a túláramot a vezérlőáramkör a térvezérlésű tranzisztorokon kialakuló feszültsé gesés alapján érzékeli, és ez vezet a VGS megváltoztatásához. A VGS feszültség megváltoztatása nagyobb csatornaellenállást eredményez, és ez növeli a térvezérlésű tranzisztorokon kialakuló feszültségesést, amely tovább változtatja VGS értékét és így tovább.
A térvezérlésű tranzisztorok összekapcsolása alatt értjük azt a lehetőséget is, hogy közéjük más elem, például ellenállás van kapcsolva. Egy ilyen ellenállás értéke előnyösen kisebb, mint 100 kű, még inkább előnyösen lényegében 0 Ω.
Előnyösnek tartjuk, ha nyelőelektródjaik (drain) helyett a térvezérlésű tranzisztorok forráselektródjaiknál (source) vannak összekapcsolva, mivel ez lehetővé teszi, hogy kapuelektródjaikat egymással összekapcsolva egyetlen feszültségjellel lehessen vezérelni. Ez azért van, mivel a forrás-nyelő közötti ellenállást, vagyis a csatornaellenállást, és ennélfogva kapcsolóáramkör ellenállását inkább a kapu-forrás feszültség, semmint a forrás-nyelő feszültség befolyásolja. Ha a nyelőelektródok vannak egymással összekapcsolva, akkor a forráselektródok kölcsönösen különböző feszültségeken vannak, és ha mindegyik kapu-forrás feszültséget helyes nagyságúra van beállítva, akkor általában véve a két kapufeszültség különböző értékű lesz.
• · · · « DANUBIA 81464-4547
A találmány szerinti kapcsolóáramkör előnyösen használható távközlési vonalak, például telefonvonal vagy más adatátviteli vonal, túlárammal szembeni védelmére és/vagy távkapcsolására. A találmány szerinti kapcsolóáramkör első pár térvezérlésű tranzisztort (1) és vezérlőáramkör (2) tartalmaz, amely a vonal egyik vezetékébe van iktatva, továbbá egy második pár térvezérlésű tranzisztort (1) és vezérlőáramkört (2), amely a vonal második vezetékébe van iktatva. Járulékosan a kapcsolóáramkör rövidzáró kapcsolót is tartalmazhat, amely a vonal vezetékeit egymással összekapcsolja, és ezáltal például levezeti az áramkörbe kapcsolt telefonkészülékre vagy más terhelésre jutó túlfeszültséget, vagy pedig bármelyik vezetéket földelésre kapcsolja. Egy ilyen rövidzáró kapcsoló működtethető az egyik vagy a másik vezérlőáramkörrel.
A találmány egyúttal egy olyan távközlési rendszer vagy más rendszer, amely távközlési vonalat és a találmány szerinti kapcsolóáramkört tartalmazza, és amelyben a feszültséget a vonalra kapcsolt egyenáramú elofeszítés állítja elő. A találmány továbbá lezáró készülék, például telefon, számítógép, hálózati illesztőegység vagy kapcsolóközpont, amely a találmány szerinti kapcsolóáramkört tartal mazza.
Általában véve a párban levő mindegyik térvezérlésű tranzisztor növekményes üzemmódú vagy mindegyik kiürítéses üzemmódú, és bármelyik lehet n-csatornás vagy p-csatornás térvezérlésű tranzisztor. A növekményes üzemmódú térvezérlésű tranzisztor rendesen kikapcsolt állapotban van, és rendes esetben vezető állapotba történő előfeszítéséhez feszültségre van szükség. A vezérlőáramkör ilyenkor arra szolgál, hogy túláram hatására ezt az előfeszítő feszültséget megszüntesse, és adott esetben megszünteti ezt egy különálló kapuzójel hatására. Ez végrehajtható egy olyan kapcsoló kinyitásával, amely a térvezérlésű tranzisztorra rákapcsolja az előfeszítő feszültséget, vagy a térvezérlésű tranzisztorok kapuit és forrásait egymással rövidre zárja.
DANUBIA 81464-4547
A kiürítéses üzemmódú térvezérlésű tranzisztorok rendes esetben be vannak kapcsolva (vezető állapotban vannak) és ebben az esetben a vezérlőáramkör arra szolgálhat, hogy túláram vagy adott esetben külön kapuzójel hatására előfeszítő feszültséget kapcsoljon a térvezérlésű tranzisztorokra.
Jelenleg nem tekintjük előnyösnek a növekményes és kiürítéses üzemmódú térvezérlésű tranzisztorok kevert alkalmazását, mivel az ehhez szükséges vezérlésnek ilyenkor mindegyik térvezérlésű tranzisztor vonatkozásában ellentétes értelemben kell működnie és ennélfogva szerkezetileg bonyolultabb kialakításra van szükség.
A találmány szerinti kapcsolóáramkör előnyös kialakítása esetében a kapcsolóáramkör elektromos áramkör vezetékébe sorba van bekapcsolva és védi az elektromos áramkört a túláramtól. A kapcsolóáramkör a következőket tartalmazza:
i) egy pár növekményes üzemmódú (előnyösen n-csatornás) térvezérlésű tranzisztor, amelyek egymással sorbakapcsolva vannak beiktatva az elektromos áramkör vezetékébe olymódon, hogy forráselektródjaik egymással össze vannak kapcsolva, és kapuelektródjaikra ható feszültség segítségével vezető állapotba feszíthetők elő;
ii) egy pár vezérlő tranzisztor, amelyek mindegyike az egyik térvezérlésű tranzisztor kapu- és forráselektródja közé van kapcsolva;
a vezérlő tranzisztorok akkor kapnak vezető állapotot eredményező előfeszítést, amikor a kapcsolóáramkör túláramot érzékel, és ekkor a térvezérlésű tranzisztorok kikapcsolódnak.
A találmány szerinti kapcsolóáramkörnek az az előnyös tulajdonsága, hogy rajta fellépő feszültségesés kicsi lehet, bármilyen irányú áram kezelésére képes, és előnyös kiviteli alakjainál távvezérelve kapcsolható a feszültségforrás kimenőjelének megváltoztatása útján.
A találmány szerinti kapcsolóáramkör egyszerűen kialakítható úgy, hogy a rajta levő feszültségesés ne legyen nagyobb, mint 1 V, vagy például nem nagyobb, mint 0,6 V és
DANUBIA 81464-4547 különösen mintegy 0,5 V értékű 50 mA nagyságú vonali áram esetén. Ez a feszültségesés a nyitó irányba előfeszített térvezérlésű tranzisztor csatornaállásának és a záróirányba előfeszített térvezérlésű tranzisztorban levő parazita diódán fellépő feszültségesésből származik. Természetszerűleg kisebb csatornaellenállású térvezérlésű tranzisztoron ugyanakkora áram esetében kisebb feszültségesés alakul ki. Általában véve a parazita diódák átvezetése (szivárgása) viszonylag nagy (amit előnyösnek tekintünk) és így 50 mA áramnál a parazita diódán eső feszültség csupán mintegy 0,1
V. Legalábbis növekményes üzemmódú térvezérlésű tranzisztorok esetében a nyitó irányban előfeszített kapu és fordított irányú nyelő-forrás áram esetében a parazita diódák karakterisztikája lényegében véve lineáris, szemben a tipikus nemlineáris jellegű dióda karakterisztikával. A találmány szerinti kapcsolóáramkör közvetlenül alkalmazható váltóáramú áramkörökben és ezáltal szükségtelenné válik egyenirányító híd alkalmazása (ami a feszültségesést további
1,3 V értékkel megnövelné).
Amint azt korábban említettük, a találmány szerinti kapcsolóáramkör visszahajló jelleggörbét mutat. Ez azt jelenti, hogy a karakterisztika olyan, hogy a kapcsolóáramkörön átfolyó áram növekedésével egyidejűleg növekszik a rajta eső feszültség mindaddig, amíg el nem ér egy bizonyos feszültségértéket, amit küszöbfeszültségnek nevezünk. Ennek elérése után a kapcsolóáramkörön átfolyó áram alacsonyabb értékre csökken. Általában véve a kapcsolóáramkör kikapcsolt állapotában a rajta átfolyó szivárgási áram maximális értékének a kapcsolóáramkör bekapcsolt állapotában átfolyó áram (vezetési áram) maximális értékéhez viszonyított aránya nem nagyobb, mint 0,5, még előnyösebben nem nagyobb, mint 0,1, de különösen nem nagyobb, mint 0,01. Sok esetben ez az arány 10-4 értéknél is kisebb lehet. Attól függően, hogy a térvezérlésű tranzisztort előfeszítő áramkör hogyan működik, a kapcsolóáramkör jelleggörbéjének visszahajlása lehet lassú vagy gyors. Ha a kapcsolóáramkör bekapcsolt állapotából gyorsan átkapcsol kikapcsolt állapotba, például
DANUBIA 81464-4547 kapcsolóárama terhelésre míg a lassabban visszaakkor tekinthető előterhelés áramtpéldául bipolávezérlő feszültsé100 MS-nál rövidebb idő alatt, akkor ez gyorsan visszahajló jelleggörbének tekinthető. Ha a bekapcsolt állapot és a kikapcsolt állapot közötti átmenet ennél hosszabb időt vesz igénybe, akkor a jelleggörbe visszahajlása lassúbbnak tekinthető. Hogy jellemvonást tekintjük előnyösebbnek, az mindig a kapcsolóáramkör felhasználási körülményeitől függ, így például gyorsan visszahajló jellegörbéjű kör általában véve kevesebb energiát enged áramtranziens kialakulása esetén, hajló jelleggörbéjű kapcsolóáramkör nyösnek, ha az áramkörben jelentős induktivitású van, vagy pedig ha a kapcsolóáramkörnek rövid idejű ranziensekkel szemben érzéketlennek kell lennie, olyankor, mikor valamely készüléket bekapcsolnak.
A vezérlőáramkör tranzisztorai lehetnek mind ris, mind térvezérlésű tranzisztorok. Minden egyes tranzisztor bázisa vagy kapuja általában véve gosztóba van kötve, amely áthidalja a kapcsolóáramkört. Ilymódon a kapcsolóáramkörön a kapcsoló térvezérlésű tranzisztorok csatornaellenállása stb. miatt fellépő feszültség rákerül minden egyes vezérlő tranzisztor bázisára vagy kapujára.
Ha a bázis-emitter rétegre jutó feszültség 0,6 V fölé emelkedik, vagy pedig a kapu-forrás feszültség a küszöbfeszültség fölé emelkedik, akkor a vezérlő tranzisztorok bekapcsolódnak és rövidre zárják a kapcsoló térvezérlésű tranzisztor kapuját és forrását, és ezzel azt kikapcsolják.
A találmány szerinti kapcsolóáramkör kívánt esetben távvezérelhető, de megvalósítható egy állandó feszültségű forrásra való rákapcsolása, mikoris a kapcsolóáramkör csupán túláramvédő kapcsolóként működik. A feszültségforrás például olymódon állandósítható, hogy rákapcsoljuk a vonali feszültségre (vagy annak egy törtrészére), és adott esetben feszültségkétszerező áramkörrel vagy hasonló megoldással átalakítjuk.
Habár a találmány szerinti kapcsolóáramkör fent ismertetett kialakításának csupán kétpólusú elrendezésnek kell
DANUBIA 81464-4547
lennie, megvalósítható azonban hárompólusú áramkörként is, a találmány értelmében a .harmadik pólus akkor kapcsolódik be, mikor a kapcsolóáramkör túláramot érzékel, és ennek révén söntöli a terhelésre jutó áramot, vagy földkapocsra vezeti.
A telefontechnikában hagyományosan ötpólusú elrendezést alkalmaznak az érpárok védelmére, és ez a fent ismertetett találmány szerinti kapcsolóáramkörből egy párt alkalmazva valósítható meg, és alkalmazható két olyan áramkör, amely a túláramot földkapocsra vezeti és/vagy egyetlen söntölő ág valósítható meg a vonal vezetékei között.
A találmány szerinti kapcsolóáramkör különösen alkalmas karbantartási lezáró egységben (MTU = maintainance termination unit) soros kapcsolóként. Különösen jól alkalmazható olyan egységhez, amelyet átviteli vonal vizsgáló készülék című 92 23 770 GB bejelentésünk ismertet.
A találmány szerinti kapcsolóáramkör olyan távközlési csatornába kapcsolható, amely terminális készülékek között elrendezett vezetékpárt tartalmaz. A találmány szerinti kapcsolóáramkör a következőket tartalmazza:
1) mindegyik vezetékben egy-egy soros kapcsolót, amelyet előnyösen a vezetékek között levő feszültséggel táplált feszültséggenerátor vezérel és a feszültséggenerátort előnyösen vezérlőáramkör vezérli;
2) a vezetékek közé kapcsolt söntölő kapcsolót, amely elrendezhető a soros kapcsolóknak mind az előfizető, mind a kapcsolóközpont felőli oldalán, és
3) vezérlőáramkört, amely alkalmas a soros kapcsolók és a söntölő kapcsoló működtetésére a csatornán küldött jel vételének hatására;
aholis a vezérlőáramkör alkalmas mind a söntölő kapcsoló, mind a soros kapcsolók működtetésére egyetlen jel vételének hatására, azonban a söntölő kapcsoló eltérő időtartamig marad zárva, mint amennyi ideig a soros kapcsolók nyitott állapotban maradnak annak érdekében, hogy a csatornán különböző vizsgálatokat lehessen elvégezni; és
DANUBIA 81464-4547 ha a sontolo kapcsoló a soros kapcsolok kapcsolóközpont felőli oldalán helyezkedik el, akkor a kapcsolóknak a vezérlőáramkörök általi működtetését követően a söntölő kapcsoló előnyösen kinyit, mielőtt a soros kapcsolók zárnak ; és ha a söntölő kapcsoló a soros kapcsolók előfizető oldalán van, akkor a kapcsolóknak a vezérlőáramkörök általi működtetése után a soros kapcsolók előnyösen zárnak, mielőtt a söntölő kapcsoló nyit.
A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon bemutatott példakénti kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon:A rajzon:
az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolóáramkör két növekményes üzemmódú térvezérlésű tranzisztort tartalmazó változatának kapcsolási rajza, a 2. ábra a találmány szerinti kapcsolóáramkör két kiürítéses üzemmódú térvezérlésű tranzisztort tartalmazó változatának kapcsolási rajza, a 3. ábra két pár térvezérlésű tranzisztort és két kapcsolóáramkört tartalmazó kapcsolási elrendezés, és a 4. ábra töltésszivattyúkat tartalmazó kapcsolási elrendezés.
Az 1. ábrán bemutatott kapcsolóáramkör elektromos áramkör 1 vezetékébe van beiktatva és egy pár n-csatornás növekményes üzemmódú Q1 és Q2 térvezérlésű tranzisztort tartalmaz, amelyek forrásai egymással össze vannak kapcsolva, és így ezen tranzisztorok közül az egyik mindig nyitó irányba van előfeszítve, és a másik mindig záró irányba van előfeszítve (de az, hogy melyik van nyitó és melyik van záró irányban előfeszítve, az a vezetéken levő feszültség polaritásától függ). Amikor ezen térvezérlésű tranzisztorok közül az egyik záró irányba van előfeszítve, akkor a nyelője és forrása között levő parazita diódán át áram folyik, és ez igen kis feszültségesést eredményez. Ez lehetővé teszi, hogy az áramkör lényegében véve lineáris váltóáramú jelleggörbét mutasson.
DANUBIA 81464-4547
A két Q1 ésQ2 térvezérlésű tranzisztor kapui egymással össze vannak kötve, és pozitív 2 feszültségforrásra csatlakoznak. A kapcsolódási pontjuk továbbá 10 ΜΩ értékű RÍ ellenálláson át továbbá rá van kapcsolva a két Q1 és Q2 térvezérlésű tranzisztor forrásaira, annak érdekében, hogy megakadályozza a kapuk lebegését.
Egy pár NPN típusú bipoláris Q3 és Q4 vezérlő tranzisztor van előnyösen emittereikkel összekapcsolva a kapcsolóár amkörben, és mindegyik Q3, Q4 vezérlő tranzisztor a vonatkozó Q1 és Q2 térvezérlésű tranzisztor kapuja és forrása közé van kapcsolva. A bipoláris Q3, Q4 vezérlő tranzisztorok bázisai R2, R3, R4 és R5 ellenállásokból kialakított feszültségosztókra vannak kapcsolva, és mindegyik feszültségosztó a Q1 és Q2 térvezérlésű tranzisztorok egyikét hidalja át.
Működés során ha a 2 feszültségforrás tápfeszültséget kap, a Q1 és Q2 térvezérlésű tranzisztorok nyitó előfeszítést kapnak, és ennek hatására a vezetékben áram tud folyni, amely áram a záró irányban előfeszített térvezérlésű tranzisztor parazita diódáján át folyik. Túláram érzékelése esetén a Q3 és Q4 vezérlő tranzisztorok bázis-emitter feszültségei nagyjából 0,7 V értékre emelkednek, és bekapcsolják azokat, és ezzel rövidre zárják a Q1 és Q2 térvezérlésű tranzisztorok kapuit és forrásait, és ezáltal azokat kikapcsolják, megszakítva ezzel a vezetéket, és védve az arra kapcsolt bármilyen készüléket. Az áram áteresztése kívánt esetben vezérelhető a 2 feszültségforrás feszültségének megváltoztatásával.
A kapcsolóáramkör kikapcsolt állapotban marad még akkor is, ha a túláram megszűnik, mivel a rendszerre kapcsolt feszültség teljes egészében a kapcsolóáramkörön esik és ez biztosítja, hogy a vezérlő tranzisztorok bekapcsolt állapotban maradnak. Ebben az állapotban a szivárgási áramot az egymással sorbakapcsolt négy R2-R5 ellenálláson átfolyó áram adja. Ez a szivárgó áram lecsökkenthető kielégítően kicsi mértékre nagyértékű ellenállások kialakításával, és például mindegyik R2-R5 ellenállás értéke 1 ΜΩ lehet. A
DANUBIA 81464-4547 kapcsolóáramkör egyszerűen visszaállítható a vonali feszültség megszüntetése útján, ami által a Q3 és Q4 vezérlő tranzisztorok kikapcsolódnak.
Az R2-R4 ellenállásokkal (nem ábrázolt) kondenzátorok kapcsolhatók párhuzamosan annak érdekében, hogy megakadályozzák a kapcsolóáramkör kikapcsolódását, mikor a vezetéket kezdetben feszültség alá helyezik és ez alkalmas annak megakadályozására, hogy a vonalon általában véve jelentkező elszórt áramcsúcsok működésbe hozzák a túláramot érzékelő Q3 és Q4 vezérlő tranzisztorokat.
Habár a találmány szerinti kapcsolóáramkört olyan kiviteli alakon szemléltettük, amely a túláram érzékelésére szolgáló bipoláris Q3 és Q4 vezérlő tranzisztorokat tartalmaz, de természetszerűleg erre a célra használhatók térvezérlésű tranzisztorok, relék, komparátorok vagy más eszközök vagy áramkörök.
A 2. ábra olyan kiviteli alakot mutat, amely két kiürítéses üzemmódú Q2 és Q3 térvezérlésű tranzisztort, valamint vezérlőáramkört tartalmaz. A kapcsolóáramkör 1 vezetékbe van beiktatva, 3 vezérlőáramköre Dl, D2, D3, D4 diódákat tartalmazó egyenirányítót, 4 szabályozót és negatív 5 feszültséggenerátort tartalmaz. A 4 szabályozó Q1 térvezérlésű tranzisztort és RÍ ellenállást tartalmaz. A negatív 5 feszültséggenerátor 7660 típusú integrált áramkört és Cl, C2 kondenzátorokat tartalmaz. El van látva továbbá RV1 szabályozó ellenállással és így a visszahajlás mértéke beállítható a Q2 és Q3 térvezérlésű tranzisztorok kapuira kapcsolt negatív feszültség szabályozása útján.
A kapcsolóáramkör J1 kapcsára csatlakozó forrásból a Q2 és Q3 térvezérlésű tranzisztorokon át áram folyik a kapcsolóáramkör J2 kapcsára csatlakoztatott terhelés irányába (az áramkör másik vezetékét nem ábrázoltuk). Ez az áram a Q2 és Q3 térvezérlésű tranzisztorokon feszültségesést hoz létre, amely lényegében arányos az árammal, mivel a párba kapcsolt Q2, Q3 térvezérlésű tranzisztorok ellenállási jelleggörbéje lényegében lineáris. Akárcsak az 1. ábra esetében, az egyik térvezérlésű tranzisztor nyitó irányban van • ♦ · • « · · · DANUBIA 81464-4547 - 13 - *.? ü? ·,*’ előfeszítve, míg a másikon záró irányban folyik át az áram annak parazita diódáján át.
Olyan hiba esetén, amely túláramot okoz, nagyobb feszültséget hoz létre a Q2 és Q3 térvezérlésű tranzisztorokon, és ez rákapcsolódik a 3 szabályozó áramkör negatív 5 feszültséggenerátorára. A D1-D4 diódák által alkotott egyenirányítónak köszönhetően az 5 feszültséggenerátor az 1 vezetéken átfolyó áram irányától függetlenül működik, és így a kapcsolóáramkör váltóáramú vezetékeken is működőképes.
Amikor a kapcsolóáramkörön átfolyó áram eléri a kívánt küszöbértéket, akkor a negatív 5 feszültséggenerátor a Q2 és Q3 térvezérlésű tranzisztorok kapuira a szükséges értékű előfeszítést kapcsolja rá és ezzel azokat kikapcsolja. így az 1 vezeték megszakad és védi a rákapcsolódó készüléket.
A 3. ábra olyan elrendezést mutat, amely lényegében az
1. ábrának megfelelő két elrendezést mutat, egyet-egyet mindkét vezeték számára, például egy távközlési rendszer jel- és csengető vezetékei számára. Ebben az elrendezésben a térvezérlésű tranzisztorok előfeszítését adó feszültségeket 6 optocsatolók állítják elő. Bizonyos körülmények között az ilyen optoelektronikai eszközök számottevő nagyságú vonali áramot vesznek fel, és olyan esetekben, mikor ez problémát okoz, akkor előnyösnek tekinthető az előfeszítő feszültségek előállítására feszültségkétszerezők vagy töltésszivattyúk alkalmazása, szükség esetén feszültségosztóval stb. társítva. Előnyösen kis áramfelvételű áramköri elrendezést mutat be a 4. ábra, amely 7 töltésszivattyút tartalmazó elrendezést szemléltet.
A kapcsolóáramkör többféle módon méretezhető, de előnyösnek tartjuk a következő értékeket.
A térvezérlésű tranzisztorok maximális árama nagyobb, mint 1 mA, előnyösebben nagyobb, mint 10 mA, különösen nagyobb, mint 100 mA, és általában kevesebb, mint 500 A, szokásosan kisebb, mint 10 A, és gyakran kisebb, mint 1 A. A térvezérlésű tranzisztorok lehetnek szigetelt kapujú (MOSFET) vagy bipoláris térvezérlésű tranzisztor (JFET) típusúak és lehetnek n- vagy p-csatornásak, és ezek a típusok veDANUBIA 81464-4547 gyesen is alkalmazhatók. Bekapcsolt állapotban a csatornaellenállásuk előnyösen kisebb, mint 1 kh, előnyösebben kisebb, mint 10 Ω, a bekapcsolt ellenállás általában véve nagyobb, mint 2 mfi, gyakran nagyobb, mint 100 mn.
A megengedett feszültség előnyösen 1500-20 V között van, különösen 400-20 V tartományban, teljesítményük előnyösen 1 kW és 20 mW között, szokásosabban 1-100 mW között van. A kapu küszöbfeszültsége 10 V és 0,8 V tartományban, különösen 1-4 V tartományban van.
A vezérlőáramkör bipoláris tranzisztorai előnyösen a IQ következő jellemzőkkel rendelkeznek:
Claims (15)
1) egy pár térvezérlésű tranzisztor, amelyek a kapcsolóáramkör egyik vonalában sorba kapcsolva helyezkednek el olymódon, hogy forráselektródjaik (source) vagy nyelőelektródjaik (drain) egymással össze vannak kapcsolva, és amelyek állapota a kapuikra ható feszültséggel megváltoztatható;
1. Kapcsolóáramkör elektromos áramkörbe való kapcsoláshoz, azzal jellemezve, hogy a következőket tartalmazza:
2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolóáramkör, azzal jellemezve, hogy mindegyik térvezérlésű tranzisztor növekményes üzemmódú, amely a kapujára ható feszültséggel vezető állapotba feszíthető elő, és amely feszültség a vezérlőáramkörrel megszüntethető.
2) vezérlőáramkört, amely a térvezérlésű tranzisztorok közül legalább az egyiknek a kapujára kapcsolódik; és a vezérlőáramkör a vonalra jutó túláram hatására lép működésbe és megváltoztatja legalább az egyik térvezérlésű tranzisztor állapotát.
3. Az 1. igénypont szerinti kapcsolóáramkör, azzal jellemezve, hogy mindegyik térvezérlésű tranzisztor kiürítéses üzemmódú és vezérlőáramkörrel hozható kikapcsolt ál- lapotba .
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolóáramkör, azzal jellemezve, hogy a vezérlőáramkört a kapcsolóáramkörön eső feszültség táplálja.
5. A 4. igénypont szerinti kapcsolóáramkör, azzal jellemezve, hogy a kapcsolóáramkör egy pár vezérlő tranzisztort tartalmaz, és mindegyik vezérlő tranzisztor a térvezérlésű tranzisztorok egyikének kapu- és forráselektródja közé kapcsolódik, és a vezérlő tranzisztorok akkor kapnak nyitó irányú előfeszítést, amikor a kapcsolóáramkör túláramot érzékel.
6. Az 5. igénypont szerinti kapcsolóáramkör, azzal jellemezve, hogy a térvezérlésű tranzisztorok növekményes üzemmódúak és a vezérlő tranzisztorok úgy vannak elrendez9
DANUBIA 81464-4547 « «
V ·« ve, hogy vezető állapotban rövidre zárják egymással a térvezérlésű tranzisztorok kapu- és forráselektródjait.
7. Az 5. igénypont szerinti kapcsolóáramkör, azzal jellemezve, hogy a térvezérlésű tranzisztorok kiürítéses üzemmódúak és a vezérlő tranzisztorok úgy vannak elrendezve, hogy vezető állapotban feszültséget bocsátanak a térve- zérlésű tranzisztorok kapu- és forráselektródjai közé.
8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti kapcsolóáramkör, azzal jellemezve, hogy az egyik vagy mindegyik vezérlő tranzisztor bázisa vagy kapuja a kapcsolóáramkört áthidaló feszültségosztóra kapcsolódik.
9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolóáramkör, azzal jellemezve, hogy a vezérlőáramkör külső kapuzójellel járulékosan kapcsolható, amely vezérlőjel megváltoztatja a kapuelektródokra jutó feszültséget és ezzel megváltoztatja a térvezérlésű tranzisztorok állapotát.
10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolóáramkör, azzal jellemezve, hogy távközlési vonalba van beiktatva, és első pár térvezérlésű tranzisztort (1) és vezérlőáramkört (2) tartalmaz, amelyek a vonal egyik vezetékébe vannak iktatva, és második pár térvezérlésű tranzisztort (1) és vezérlőáramkört (2) tartalmaz, amelyek a vonal második vezetékébe vannak iktatva.
11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolóáramkör, azzal jellemezve, hogy távközlési vonalba van kapcsolva és járulékosan a vonal vezetékeit egymással összekapcsoló vagy a vonal vezetékét földpontra kapcsolja egyik vagy másik vezérlőáramkör működésének hatására.
12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolóáramkör, azzal jellemezve, hogy vezérlőáramköre legalább az egyik n-csatornás térvezérlésű tranzisztor VDS feszültségének növekedésekor csökkenő VGS feszültséget állít elő, és ezáltal ezen térvezérlésű tranzisztornak visszahajló jelleggörbét ad; vagy legalább az egyik p-csatornás térvezérlésű tranzisztor VGS feszültségének növekedésekor növekedő VGS feszültséget állít elő és ezáltal ennek a térvezérlésű tranzisztornak visszahajló jelleggörbét ad.
···· «*
DANUBIA 81464-4547
13. A 13. igénypont szerinti kapcsolóáramkör, azzal jellemezve, hogy a visszahajló jelleggörbe pozitív visszacsatolást valósít meg azáltal, hogy a térvezérlésű tranzisztor csatornaellenállása a VGS feszültség értékének vál- tozásával növekszik.
az 1-13.
igénypontok azzal jelelőfeszíté-
14. Távközlési rendszer, amely bármelyike szerinti kapcsolóáramkört lemezve, hogy a feszültséget a vonal se állítja elő.
15. Terminális készülék távközlési rendszerhez, azzal jellemezve, hogy az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolőáramkört tartalmaz.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB929223773A GB9223773D0 (en) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | Switching arrangement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU9501359D0 HU9501359D0 (en) | 1995-06-28 |
| HUT73624A true HUT73624A (en) | 1996-08-28 |
Family
ID=10725000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU9501359A HUT73624A (en) | 1992-11-12 | 1993-11-02 | Excess current operated switching arrangement |
Country Status (21)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0669049A1 (hu) |
| JP (1) | JPH08503357A (hu) |
| KR (1) | KR950704844A (hu) |
| CN (1) | CN1089403A (hu) |
| AU (1) | AU5375094A (hu) |
| BG (1) | BG99627A (hu) |
| BR (1) | BR9307421A (hu) |
| CA (1) | CA2148362A1 (hu) |
| CZ (1) | CZ124695A3 (hu) |
| FI (1) | FI952317A (hu) |
| GB (1) | GB9223773D0 (hu) |
| HU (1) | HUT73624A (hu) |
| IL (1) | IL107573A (hu) |
| MX (1) | MX9307078A (hu) |
| NO (1) | NO951862D0 (hu) |
| PL (1) | PL308764A1 (hu) |
| RU (1) | RU95112565A (hu) |
| SK (1) | SK62695A3 (hu) |
| TR (1) | TR28861A (hu) |
| TW (1) | TW280046B (hu) |
| WO (1) | WO1994011936A1 (hu) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9223770D0 (en) * | 1992-11-12 | 1992-12-23 | Raychem Ltd | Communication channel testing arrangement |
| IL115797A0 (en) * | 1994-11-02 | 1996-01-19 | Raychem Corp | Solid state resettable overcurrent protection device |
| US5684663A (en) * | 1995-09-29 | 1997-11-04 | Motorola, Inc. | Protection element and method for protecting a circuit |
| FI102993B (fi) * | 1997-06-10 | 1999-03-31 | Lexel Finland Ab Oy | Puolijohdekytkimen oikosulkusuoja |
| GB9820132D0 (en) | 1998-09-16 | 1998-11-11 | Raychem Ltd | Battery over-discharge protection |
| DE102008001114A1 (de) * | 2008-04-10 | 2009-10-15 | Robert Bosch Gmbh | Steuerschaltung und Steuerverfahren für Glühstiftkerzen zum Schutz vor Verpolung |
| US8169763B2 (en) * | 2008-06-26 | 2012-05-01 | Bourns, Inc. | Transient blocking unit having an enhancement mode device in the primary current path |
| US8884585B2 (en) * | 2009-04-16 | 2014-11-11 | Valence Technology, Inc. | Batteries, battery systems, battery submodules, battery operational methods, battery system operational methods, battery charging methods, and battery system charging methods |
| CN103280996B (zh) * | 2013-06-28 | 2016-04-27 | 上海坤锐电子科技有限公司 | 多电荷泵结构的整流电路 |
| WO2015022017A1 (en) * | 2013-08-13 | 2015-02-19 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Protection of communication lines against short circuits |
| TWI497867B (zh) * | 2014-02-24 | 2015-08-21 | 台達電子工業股份有限公司 | 輸出電源保護裝置及其操作方法 |
| JP6309855B2 (ja) * | 2014-07-31 | 2018-04-11 | 株式会社東芝 | レギュレータ回路 |
| EP3041103A1 (en) * | 2014-12-29 | 2016-07-06 | Rockwell Automation Limited | Circuit protection |
| CN106611945A (zh) * | 2015-10-21 | 2017-05-03 | 天地融科技股份有限公司 | 一种线路保护电路及通信设备 |
| CN109462328B (zh) * | 2018-10-30 | 2020-09-08 | 深圳市航天新源科技有限公司 | 一种具有多种输入保护功能的低损耗双向开关电路 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3340927A1 (de) * | 1983-11-11 | 1985-05-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Schaltungsanordnung zur ableitung von ueberspannungen |
| US4618743A (en) * | 1984-11-27 | 1986-10-21 | Harris Corporation | Monolithic transient protector |
-
1992
- 1992-11-12 GB GB929223773A patent/GB9223773D0/en active Pending
-
1993
- 1993-11-02 RU RU95112565/07A patent/RU95112565A/ru unknown
- 1993-11-02 CA CA002148362A patent/CA2148362A1/en not_active Abandoned
- 1993-11-02 CZ CZ951246A patent/CZ124695A3/cs unknown
- 1993-11-02 JP JP6511821A patent/JPH08503357A/ja active Pending
- 1993-11-02 AU AU53750/94A patent/AU5375094A/en not_active Abandoned
- 1993-11-02 HU HU9501359A patent/HUT73624A/hu unknown
- 1993-11-02 PL PL93308764A patent/PL308764A1/xx unknown
- 1993-11-02 WO PCT/GB1993/002249 patent/WO1994011936A1/en not_active Application Discontinuation
- 1993-11-02 BR BR9307421-2A patent/BR9307421A/pt not_active Application Discontinuation
- 1993-11-02 EP EP93924148A patent/EP0669049A1/en not_active Withdrawn
- 1993-11-02 SK SK626-95A patent/SK62695A3/sk unknown
- 1993-11-02 KR KR1019950701872A patent/KR950704844A/ko not_active Application Discontinuation
- 1993-11-10 TR TR01029/93A patent/TR28861A/xx unknown
- 1993-11-11 IL IL10757393A patent/IL107573A/en not_active IP Right Cessation
- 1993-11-11 TW TW082109467A patent/TW280046B/zh active
- 1993-11-12 CN CN93114656A patent/CN1089403A/zh active Pending
- 1993-11-12 MX MX9307078A patent/MX9307078A/es not_active Application Discontinuation
-
1995
- 1995-05-11 BG BG99627A patent/BG99627A/xx unknown
- 1995-05-11 NO NO951862A patent/NO951862D0/no unknown
- 1995-05-12 FI FI952317A patent/FI952317A/fi not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TR28861A (tr) | 1997-07-28 |
| WO1994011936A1 (en) | 1994-05-26 |
| MX9307078A (es) | 1994-05-31 |
| KR950704844A (ko) | 1995-11-20 |
| EP0669049A1 (en) | 1995-08-30 |
| FI952317A0 (fi) | 1995-05-12 |
| PL308764A1 (en) | 1995-08-21 |
| NO951862L (no) | 1995-05-11 |
| FI952317A (fi) | 1995-05-12 |
| BG99627A (en) | 1996-01-31 |
| CN1089403A (zh) | 1994-07-13 |
| TW280046B (hu) | 1996-07-01 |
| BR9307421A (pt) | 1999-08-31 |
| AU5375094A (en) | 1994-06-08 |
| NO951862D0 (no) | 1995-05-11 |
| HU9501359D0 (en) | 1995-06-28 |
| CZ124695A3 (en) | 1995-12-13 |
| GB9223773D0 (en) | 1992-12-23 |
| IL107573A0 (en) | 1994-02-27 |
| SK62695A3 (en) | 1996-01-10 |
| JPH08503357A (ja) | 1996-04-09 |
| IL107573A (en) | 1996-09-12 |
| RU95112565A (ru) | 1996-12-27 |
| CA2148362A1 (en) | 1994-05-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| HUT73624A (en) | Excess current operated switching arrangement | |
| US5539820A (en) | Protection of active telephone line interface circuits | |
| US5914545A (en) | Switching device with power FET and short-circuit detection | |
| US8223467B2 (en) | Transient blocking unit using normally-off device to detect current trip threshold | |
| US5909135A (en) | High-side MOSFET gate protection shunt circuit | |
| US6175222B1 (en) | Solid-state high voltage linear regulator circuit | |
| HU225080B1 (en) | Voltage regulator arrangement | |
| EP0593588B1 (en) | Circuit protection arrangement | |
| US11829179B2 (en) | Integrated circuit and method for limiting a switchable load current | |
| US4618743A (en) | Monolithic transient protector | |
| US5146100A (en) | High voltage solid-state switch with current limit | |
| CN113228513B (zh) | 包括限流装置的开关系统 | |
| JP4082547B2 (ja) | 発光素子の電源供給制御装置 | |
| US5274272A (en) | Device for supplying electrical energy to a load | |
| US7773744B1 (en) | System and method for terminating sealing current | |
| US5726853A (en) | High voltage protection circuit for telephone test set | |
| JPS6037018A (ja) | 電流リミッタ装置 | |
| US6525919B2 (en) | Current limiting switch and related method | |
| CN114069559B (zh) | 安全关断装置、其自驱控制方法及电源供应系统 | |
| EP1018064B1 (en) | Solid-state high voltage linear regulator circuit | |
| US20210143815A1 (en) | Circuit apparatus and method for operating a circuit apparatus | |
| JP3774313B2 (ja) | プシュプル型高速高圧電源装置 | |
| CN114257225A (zh) | 功率开关管的保护电路和负载开关电路 | |
| EP0485925B1 (en) | Monolithically integratable switch with low power dissipation for telephone sets and the like | |
| JPH04340808A (ja) | 無接点リレー |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DFD9 | Temporary protection cancelled due to non-payment of fee |