PL163372B1 - Power transistor state control unit - Google Patents

Abstract

Uklad kontroli stanu tranzystora mocy, zawierajacy mikroprocesor, którego wyjscie jest polaczone przewodem z baza tranzystora, obcia- zenie, które jest polaczone z wyjsciem tranzysto- ra i komparator wlaczony równolegle do obciazenia, znamienny tym, ze zawiera dodat- kowy komparator (7) wlaczony równolegle do tranzystora (1) i dwa elementy I (10,11), których wejscia sa polaczone z wyjsciami komparatorów (7,8) i których wyjscia sa polaczone z elementem LUB (12), którego wyjscie jest polaczone prze- wodem (6) z wejsciem mikroprocesora (4), któ- rego wyjscie jest polaczone przewodem (5) bezposrednio z elementem I (10) i poprzez in werter (9) z drugim elementem I (11). PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ kontroli stanu tranzystora mocy.

Znane są tak zwane inteligentne tranzystory mocy, które za pomocą scalonych czujników i scalonych obwodów elektronicznych są zdolne same zabezpieczyć się przed zwarciami, przepięciami i przegrzaniem, co opisano w czasopiśmie Siemens Components 25, 1987, zeszyt

5. Tranzystory te są zaopatrzone w scalony dodatkowo w obudowie układ kontrolny, który włącza tranzystor przy wystąpieniu warunków niedopuszczalnych, zabezpieczając go przed zniszczeniem. Przy zastosowaniu mikrokomputera kontrolnego możliwe jest przekazywanie do niego, za pomocą wyjścia stanu, informacji o tym, czy obciążenie stanowi zwarcie czy też odpowiada biegowi jałowemu (przerwie).

Zwykle nie jestjednak rozpoznawane niepełne zwarcie, czyli bocznikowanie, przy którym występuje zbyt mała rezystancja obciążenia. Ma to miejsce na przykład, gdy obciążenie z rzeczywistym zwarciem jest przyłączone za pośrednictwem długich przewodów. Takie uszkodzenie powoduje przepływ nadmiernego prądu, który po pewnym czasie doprowadza do przegrzania tranzystora i/lub obciążenia.

Niezależnie od obciążenia wadliwy może być również sam tranzystor końcowy. Ma to miejsce, gdy w stanie sterowania odpowiadającym zatkaniu występuje prąd upływowy, który powinien być sygnalizowany przy przekraczaniu wartości dopuszczalnej.

Znany układ kontroli stanu tranzystora mocy i obciążenia zawiera mikroprocesor, którego wejście stanu jest dołączone do tranzystora i do obciążenia. Obciążenie jest zasilane napięciem za pośrednictwem tego tranzystora, który stanowi część układu wzmacniacza sterowanego sygnałem wyjściowym z mikroprocesora. Stan tranzystora i obciążenie jest kontrolowany w węźle łączącym je oraz jest przesyłany jako sygnał stanu do mikroprocesora, którego wejście stanu rozróżnia poziom wysoki powyżej 4 V, gdy obciążenie jest prawidłowe, oraz poziom niski poniżej 2 V, gdy występuje zwarcie obciążenia. Mikroprocesor rozpoznaje również, przy wyłączonym tranzystorze i poziomie wysokim przerwę w obciążeniu lub prąd upływowy tranzystora przekraczający określoną wartość. Wadą tego układu kontroli jest to, że nie zawsze jest rozpoznawane bocznikowanie obciążenia.

Układ według wynalazku zawiera dodatkowy komparator włączony równolegle do tranzystora i dwa elementy I, których wejścia są połączone z wyjściami komparatorów i których wyjścia są połączone z elementem LUB, którego wyjście jest połączone przewodem z wejściem mikroprocesora, którego wyjście jest połączone przewodem bezpośrednio z elementem I i poprzez inwerter z drugim elementem I.

Zaletą układu według wynalazku jest skuteczna kontrola i sygnalizacja stanu pracy tranzystora, przy czym układ rozpoznaje zarówno odłączenie obciążenia, jego zwarcie lub bocznikowanie, jak też wystąpienie zbyt dużego prądu upływowego tranzystora.

163 372

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia układ kontroli stanu tranzystora mocy.

Układ kontroli stanu zawiera tranzystor mocy 1 zasilany napięciem baterii +Ub i sterujący obciążeniem 3. Sygnał wejściowy Uin jest doprowadzany przewodem 5 do bazy tranzystora 1. Sygnał stanu Ustat jest odbierany na przewodzie 6. Przewody 5 i 6 są dołączone do mikroprocesora 4. W tym układzie jest kontrolowane napięcie Ua na obciążeniu 3. Wykorzystywany jest do tego komparator 8, który przy napięciu wejściowym na przykład mniejszym niż 2 V wytwarza sygnał o poziomie niskim, a przy napięciu na przykład większym niż 4 V wytwarza sygnał o poziomie wysokim. Dodatkowo kontrolowane jest również, za pomocą dodatkowego komparatora 7, napięcie na tranzystorze 1. Jeżeli napięcie w stanie przewodzenia tranzystorze 1 jest na przykład mniejsze niż 2 V, komparator 7 wytwarza sygnał o poziomie wysokim. Przy spadku napięcia na tranzystorze 1 większym niż 2 V, komparator Ί wytwarza sygnał o poziomie niskim.

Wyjścia obu komparatorów 7 i 8 są dołączone do dwóch elementów logicznych 110 i 11. Drugie wejście elementu 110 jest połączone z przewodem 5 dostarczającym sygnał strujący Uin tranzystora 1. Drugie wejście elementu I 11 jest połączone poprzez inwerter 9 również z przewodem 5. Sygnały z wyjść elementów I 10 i 11 są sumowane przez element LUB 12, na którego wyjściu 6 jest wytworzony sygnał stanu Ustat·

Przedstawiony na figurze układ kontroli stanu działa w następujący sposób. Komparator 7 kontroluje stan włączonego tranzystora 1 (Uin = poziom wysoki). Jeżeli spadek napięcia na tranzystorze wynosi Ub - Ua < 2 V, komparator 7 wytwarza sygnał o poziomie wysokim, przekazywany przez odblokowany wówczas element I 10 oraz element LUB 12 na przewód 6 sygnału stanu. Mikroprocesor stwierdza przy tym, że obciążenie 3 jest w porządku i tranzystor 1 przewodzi. Jeśli jednak sygnał wyjściowy komparatora 7 ma poziom niski, to znaczy występuje zbyt duży spadek napięcia na tranzystorze 1, mikroprocesor kontrolny stwierdza, że musiał wystąpić stan przeciążenia lub zwarcie obciążenia 3 albo tranzystor 1 przewodzi niecałkowicie.

Do rozróżnienia tego służy drugi komparator 8, za pomocą którego jest kontrolowane napięcie na obciążeniu 3, gdy sygnał wejściowy Uin tranzystora 1 ma poziom niski, to znaczy tranzystor 1 jest w stanie zatkania. Jeżeli w tym stanie napięcie Ua ma wartość mniejszą lub równą 2 V, mikroprocesor stwierdza, że obciążenie jest w porządku a tranzystor 1 jest w stanie zatkania. W tym przypadku komparator 8 wytwarza sygnał o poziomie niskim, który poprzez odblokowany wówczas element 111 oraz element LUB 12 jest dodawany jako sygnał stanu Ustat·

Jeżeli napięcie Ua jest większe lub równe 4 V, komparator 8 wytwarza sygnał o poziomie wysokim, który jest znów podawany na przewód 6 jako sygnał stanu Ustat· W tym przypadku mikroprocesor 4 wykrywa zwarcie tranzystora 1 lub zbyt duży prąd upływowy tranzystora 1 albo przerwanie obciążenia 3.

Opisany układ kontroli stanu umożliwia w stanie włączenia tranzystora 1 wykrycie bocznikowania obciążenia, natomiast w stanie wyłączenia - prąd upływowy tranzystora 1. Przy tym można wykryć, czy obciążenie jest skutecznie włączane i wyłączane odpowiednio do sterowania.

Korzystne jest scalenie w obudowie tranzystora 1 całego układu przedstawionego na figurze.

Układ kontroli stanu tranzystora mocy według wynalazku może być wykonany także inaczej niż pokazano w przykładzie na figurze. Można na przykład wykorzystać zamiast elementów I 10, 11 specjalne wejścia komparatorów 7, 8 do uaktywniania ich przez sygnał wejściowy Uin. Można również dołączyć bezpośrednio do mikroprocesora 4 wyjścia komparatorów 7, 8 i ocenić występujące na nich sygnały.

163 372

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ kontroli stanu tranzystora mocy, zawierający mikroprocesor, którego wyjście jest połączone przewodem z bazą tranzystora, obciążenie, które jest połączone z wyjściem tranzystora i komparator włączony równolegle do obciążenia, znamienny tym, że zawiera dodatkowy komparator (7) włączony równolegle do tranzystora (1) i dwa elementy I (10, 11), których wejścia są połączone z wyjściami komparatorów (7, 8) i których wyjścia są połączone z elementem LUB (12), którego wyjściejest połączone przewodem (6) z wejściem mikroprocesora (4), którego wyjście jest połączone przewodem (5) bezpośrednio z elementem I (10) i poprzez inwerter (9) z drugim elementem I (11).