ITPZ20100003A1 - Current limiter auto off transistor (claot). - Google Patents

Description

Descrizione di invenzione industriale dal idolo: Current Limite Auto OITTransstor (CLAOT)

DESCRIZIONE DI INVENZIONE INDUSTRIALE

DESCRIZIONE dell invenzione industriale dai titolo:

CURRENT LIMITER AUTO OFF TRANSISTOR (CLAOT).

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo di applicazione: Qualsiasi sistema elettrico o elettronico che richiede la protezione del dispositivo erogatore di corrente e/o del carico applicato,

Stato dell'Arte: Circuiti elettronici di protezione e limitazione di corrente basali su elementi a semiconduttore.

Problema tecnico: Nei tipici circuiti elettronici di limitazione di corrente accade che in presenza di un corto circuito sui morsetti di uscita si ha la semplice “limitazione” della corrente. Questo comporta che tutta la potenza erogata deve essere dissipala dal dispositivo erogatore di corrente con la conseguenza della sua facile rottura. Molte applicazioni richiedono la totale protezione sìa del carico e sia del dispositivo erogatore di corrente. Tale protezione non è sempre garantita dalla semplice “limitazione” di corrente.

Soluzione del problema tecnico: La protezione totale sia del carico e sia del circuito erogatore di corrente si ottiene banalmente effettuando la veloce "interruzione” dell'erogazione di corrente.

Descrizione di una o più forate di attuazione: Attualmente “linterruzne” della corrente si ottiene con circuiti passivi quali fusibili oppure con complessi circuiti ativi a semiconduttore, Descrizione di invenzione industriale dal titolo; Current Limite Auto OIT Transistor (CLAOT)

I fusibili comportano problematiche dovute alla loro lentezza di intervento, i circuiti attivi a semiconduttore attuali sono complessi, costosi e non sempre efficaci.

Descrizione dei disegni: La figura principale che rappresenta l’invenzione in oggeto è !a Fig.1 dal titolo NPN Current Limiter Auto-Off Transistor .

Tale figura è costituita da tre disegni:

Fig1 A è il circuito elettrico base che da origine al componente CLAOT.

Tig.1 B è il simbolo schematico che rappresenta il CLAOT,

Fig.1 C è il circuito applicativo i cui componenti devono essere dimensionati in base alla funzionalità desiderata dellapplicazione.

Le restanti figure: Fig,2, Fig.3. Fig.4. Fig.5 , Fig.tì, Fig.7, Fig.8; sono relative alle varianti funzionali apportali all’invenzione.

Funzionamento: Il circuito elettronico base oggetto della presente invenzione è visibile in [Fig. 1 A]. Il circuito è formato da tre elementi base standard a semiconduttore, per comodità e brevità indicheremo tale insieme di componenti con l acronimo CLAOT, Il componente erogatore di corrente del CLAOT è il transistor [Fig. I A-Q] [: tesso è nello stato di ON quando sulla sua base è presente una tensione positiva. 1 componenti del CLAOT che si occupano di implementare la protezione eletronica sono il transistor [Fig.l A-Q2] e lo SCR | Fig.1A-SC1]. L’insieme di questi tre componenti eletronici base collegati come in [Fig.l Aj danno origine a un nuovo componente elettronico il cui simbolo schematico è visibile in [Fig. lB] ed è caratterizzato dai 4 terminali: C. E, tì e K.

Il circuito applicativo che dimostra la funzionalità del CLAOT è visibile in [Fig.lC<’>j.

Applicando la tensione di alimentazione [Fig. 1 C-VC] e la tensione di pilotaggio [FigJ C-VB] il CLAOT si trova nella condizione di ON e una corrente attraversa sia il carico [ Fig.1 C-L OAD] sia il transistor [Fig l A-Q 1] sia la resistenza [FigJC-Rl j Finché la caduta di Descrizione di invenzione industriale dal titolo: Cumini Limito- Auto Off Transistor (CLAOT)

tensione sulla resistenza [Fig.l C-Rl] é inferiore a 0,7 Volt il transistor [Fìg.lA-Q2] è ndla condizione di OFF e di conseguenza anche lo SCR [Fig.lA-SCF] è in condizione di OFF; in questa situazione ii carico è normalmente alimentato. Indicando con Imax la massima corrente che si vuole erogare al carico, dimensioniamo la resistenza [Fig.lC-Rl] nel seguente modo: RI = 0,7 / Imax,

Quando, per un qualsiasi guasto, la corrente del carico supera la Imax, la caduta di tensione ai capi della resistenza | Hg.lC-Rl] supera i 0,7 Volt necessari per mandare in conduzione il transistor [Fig. 1 A-Q2J. Questo genera il trigger che attiva in maniera fìssa Io SCR [Fig, 1 A-SCI], che a sua volta abbassa ii potenziale della base del transistor [Fìg,IA-Ql ] implementando il suo spegnimento. Questa è la condizione di protezione del CLAOT che in pratica si spegno automaticamente togliendo dei tutto corrente al carico. II CLAOT rimarrà in condizione di protezione finche sarà presente la tensione di pilotaggio [Fig.lC-VB]. Per ripristinare la condizione iniziale di normale funzionamento bisogna togliere e rimettere la tensione di pilotaggio [Fig.lC-VB] in modo tale da spegnere lo SCR [Fig. I A-SC 1].

Applicazione industriale: Industrialmente il circuito relativo alla presente invenzione può essere realizzato con componenti standard già esistenti e utilizzato in una qualsiasi applicazione dove è richiesta la protezione da sovracorrente e conocircuito a mezzo della veloce interruzione dell’erogazione di corrente. Lo stesso circuito può essere integrato su silicio per Tonnare una nuova famiglia di componenti elettronici; in questo modo si avrebbe un sistema più economico rispetto a quello realizzato con componenti separati. Infìtte il CLAOT può essere integrato sempre direttamente su silicio a corredo di circuiti integrati complessi già esistenti per proteggere tutti i temiina li di uscita da sovracorrente e Descrizione di invenzione industriale dai titolo: Current Limiter Auto Off Transistor (CLAOT)

Vantaggi: Il vantaggio principale della presente invenzione è queliti di ottenere una funzionalità completa di protezione da sovracorrente e da corto circuito con limpiego di un circuito molto semplice che utilizza solo tre componenti standard a semiconduttore

In questo circuito l’intervento della protezione è molto veloce. 11 circuito è semplice, intuitivo e facilmente realizzabile con componenti standard già esistenti Il circuito è anche facilmente integrabile su silicio a formare una nuova famiglia di componenti elettronici.

Il circuito si presta alla facile implementazione di diverse varianti ed anche all eventuale inserimento di diodi di protezione sulle giunzioni principali

Il circuito si presta alla possibile integrazione in altri dispositivi elettronici a circuito integrato esistenti (tipo microprocessori, microcontrol lori, dsp, logiche programmabili, driver di potenza, ecc,.) per implementare la protezione da sovraeorrente e cortocircuito di tutti i terminali di uscita, al fine di rendere tali dispositivi quasi indistruttibili.

Varianti: Una variante circuitale de! CLAOT è quella di [Fig.2j. Realizzando un componente a 5 terminali è possibile inserire una rete di ritardo che consente di ritardare Γ intervento dì protezione elettronica: vedi ad esempio il circuito applicativo di [Fig.2C], La presenza della resistenza [Fig.2C-R.dJ e del condensatore [Fig.2C-Cd] ritardano F accensione del transistor [Fig.2A-Q2], Questa variante è di utilità per tutte quelle applicazioni che non gradiscono un intervento di protezione istantaneo.

Le altri varianti circuitali riguardano la sostituzione dei componenti di tipo NPN con quelli di tipo PNP, NMOS e PMOS. Anche la funzionalità dì tali varianti è semplice ed intuitiva similmente a quella della versione principale.

La presenza delle varianti consente di realizzare una nuova famiglia di componenti a semiconduttore veramente ‘‘completa” e utile per soddisfare le molteplici esigenze di protezione elettronica da sovraeorrente e cortocircuito.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI per invenzione Industriale dal titolo: Current Limiter Auto Off Transitor (CLAOT) RIVENDICAZIONI 1) Un nuovo dispositivo elettronico NFN erogatore di corrente realizzato con soli tre componenti base a semiconduttore collegati fra loro come in [Fig, 1A], facilmente realizzabile con componenti standard già esistenti e/o integrabile su silicio come un unico componente simbolicamente indicato in [Fig. 1B], che si spegno automaticamente quando si ha una condizione di sovraco ente o di cortocircuito se utilizzato nei circuito applicativo visibile in [Fig.1C], 2) Un nuovo dispositivo elettronico NPN erogatore di corrente come alla rivendicazione precedente il cui schema elettrico è visibile in [Fig,2A], il cui simbolo schematico è visibile in [Fig.2Bj, completo di rete dì ritardo di intervento visibile in [Fig.2C]. 3) Un nuovo dispositivo elettronico come alia rivendicazione 1 ma realizzato con componenti di tipo PNP il cui schema eie ILri co c visibile in [Fig.3Aj, il cui simbolo schematico è visibile in [Fig.3Bj, il cui schema applicativo è visibile in [Fig.3C |. 4) Un nuovo dispositivo eletronico' PNP erogatore di corrente come alia rivendicazione precedente il cui schema elettrico è visibile in [FigAAj, il cui simbolo schematico e visibile in [Fig,4B], completo di rete di ritardo dì intervento visibile in [Fig.4C], 5) Un nuovo dispositivo elettronico come alla rivendicazione 1 ma realizzato con componenti di tipo NMOS il cui schema eletrico è visibile in [Fig.SA], il cui simbolo schematico è visibile in |Fig-5B], il cui schema applicativo è visibile in [Fig.5C], 6) Un nuòvo dispositivo eletronico NMQS erogatore di corrente come alla rivendicazione precedente il cui schema elettrico è visibile in [Fig.6A], il cut simbolo schematico è visibile in [Flg.tìB], completo di rete di ritardo di intervento visibile in [Fig.fiCj. RIVENDICAZIONI per invenzione industle dal titolo: Current Limiter Off Transistor (CLAOT) 7) Un nuovo dispositivo elettronico come alla rivendicazione ma realizzato con componenti di tipo PMOS il cui schema elettrico è visibile in [Fig.7A], il cui simbolo schematico è visibile in Fig.7B il cui schema applicativo è visibile ìn [Fig.7C]. 8) Un nuovo dispositivo elettronico PMOS erogatore di corrente come alla rivendicazione precedente cui schema elettrico è visibile in [Fig.SA], il cui simbolo schematico è visibile in [Fig.SB], completo di rete di ritardo di intervento visibile in [Fig.SC], 9) Un nuovo dispositivo elettronico come alle rivendicazioni 1, 2, 3 4, 5 6, 7 e 8 con l’aggiunta di diodi di protezione sulle vaine giunzioni . 10) L’applicabilità del nuovo princìpio di funzionamento ottenuto col CLAOT come alle rivendicazioni 1, 2, 3 4, 5, G, 7, 8 e 9 per la proiezione integrata su silìcio dei terminali di uscita di circuiti integrati già esistenti.