RU1771536C - Device for developing high or low impedance between two output terminals - Google Patents
Device for developing high or low impedance between two output terminalsInfo
- Publication number
- RU1771536C RU1771536C SU864027120A SU4027120A RU1771536C RU 1771536 C RU1771536 C RU 1771536C SU 864027120 A SU864027120 A SU 864027120A SU 4027120 A SU4027120 A SU 4027120A RU 1771536 C RU1771536 C RU 1771536C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thyristor
- transistor
- voltage
- terminal
- drain
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Burglar Alarm Systems (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относитс к электронной технике и может быть использовано в системах телесв зи. Сущность изо- бретени - устройство содержит два идентичных переключающих элемента, четыре выходные клеммы, две выходные клеммы блока управлени , три бипол рных транзистора, четыре МОП-транзистора, два конденсатора и два диода, 5 ил.Usage: the invention relates to electronic equipment and can be used in telecommunication systems. SUMMARY OF THE INVENTION - the device contains two identical switching elements, four output terminals, two output terminals of the control unit, three bipolar transistors, four MOS transistors, two capacitors and two diodes, 5 il.
Description
Изобретение относитс к электронной технике и может быть использовано в системах телесв зи.The invention relates to electronic equipment and can be used in telecommunication systems.
Цель изобретени - повышение надежности работы путем обеспечени регулировани напр жени противоположной пол рности между первой и второй клеммами .The purpose of the invention is to increase reliability by providing voltage control of opposite polarity between the first and second terminals.
На фиг.1 изображена схема предложенного устройства, на фиг. 2 - схема устройства со средствами защиты, на фиг. 3 - вольт-амперные характеристики (ВАХ) предложенного устройства со средствами защиты, на фиг. 4 и фиг. 5 - ВАХ средств защит.ы (не в масштабе).In Fig.1 shows a diagram of the proposed device, in Fig. 2 is a diagram of a device with protective equipment, in FIG. 3 - volt-ampere characteristics (CVC) of the proposed device with protective equipment, in FIG. 4 and FIG. 5 - CVC of protective equipment (not to scale).
Устройство содержит два идентичных переключающих элемента 1 и 2 (только первый представлен подробно).The device contains two identical switching elements 1 and 2 (only the first is presented in detail).
В зависимости от сигнала управлени элемент 1 может представл ть либо низкий, либо высокий импеданс между его двум выходными клеммами 3 и 4, с которыми соответственно соединены выходные клеммы 5 и 6 элемента 2, причем оба элемента оказываютс соединенными встречно-параллельно . Это позвол ет работать с ними вDepending on the control signal, element 1 can represent either a low or a high impedance between its two output terminals 3 and 4, to which the output terminals 5 and 6 of element 2 are respectively connected, both elements being connected in counter-parallel. This allows you to work with them in
трех различных режимах: элементы 1 и 2 представл ют высокий импеданс между их клеммами, элемент 1 представл ет низкий импеданс дл напр жени одной пол рности на клеммах устройства, тогда как элемент 2 может также представл ть этот низкий импеданс, но дл другой пол рности.in three different modes: elements 1 and 2 represent a high impedance between their terminals, element 1 represents a low impedance to voltage one polarity at the terminals of the device, while element 2 can also represent this low impedance, but for a different polarity.
Устройство также содержит блок управлени , входы которого подключены к выходным клеммам 3,4 и 5,6, а выходами зл юте треть 7 и четверта 8 клеммы.The device also contains a control unit, the inputs of which are connected to the output terminals 3.4 and 5.6, and the outputs are one third of the third and fourth quarter of the terminal.
Каждый переключающий элемент представл ет собой тройную МОП-структуру, состо щую по существу из транзистора1 9 p-n-p-типа проводимости, который соеди нен с транзистором 10 n-p-n-типа проводимости так, что между клеммами 3 и 4 образуетс тиристор. Изготовление такого элемента приводит к по влению паразитного тиристора 11 p-n-p-типа, который присоединен параллельно транзисторам 9 и 10. Комбинаци транзисторов 9, 10 и 11 представл ет собой тиристор с двум управл ющими электродами. Каждый элемент 1 и 2 содержит также два МОП-транзистора 12 и 13 диффузионного типа, при этом первый иEach switching element is a triple MOS structure consisting essentially of a pnp type transistor 19, which is connected to an npn type transistor 10 so that a thyristor forms between terminals 3 and 4. The manufacture of such an element leads to the appearance of a parasitic thyristor 11 of pnp type, which is connected in parallel with transistors 9 and 10. The combination of transistors 9, 10 and 11 is a thyristor with two control electrodes. Each element 1 and 2 also contains two MOS transistors 12 and 13 of the diffusion type, the first and
слcl
сwith
XI vjXi vj
слcl
CJCj
оabout
ыs
второй силовые выводы тиристора соединены с клеммами 3 и 4 соответственно, первый управл ющий электрод тиристора соединен со стоком транзистора 12, а второй управл ющий электрод - с истоком транзистора 13, затворы транзисторов 12 и 13 объединены и подключены к четвертой клемме 8, а исток транзистора 12 и сток транзистора 13 подключены к клемме 4 дл образовани емкости между клеммами 4 и 8.the second power leads of the thyristor are connected to terminals 3 and 4, respectively, the first control electrode of the thyristor is connected to the drain of transistor 12, and the second control electrode is connected to the source of transistor 13, the gates of transistors 12 and 13 are combined and connected to the fourth terminal 8, and the source of the transistor 12 and the drain of transistor 13 are connected to terminal 4 to form a capacitance between terminals 4 and 8.
Блок управлени содержит третий 14 и четвертый 15 МОП-транзисторы п-каналь- ного типа, истоки каждого транзистора 14 и 15 соединены с клеммой 7, сток транзистора 14 и затвор транзистора 15 соединены с клеммой 3 (5), сток транзистора 15 и затвор транзистора 14 соединены с клеммой 4 (6).The control unit contains the third 14 and fourth 15 p-channel type MOS transistors, the sources of each transistor 14 and 15 are connected to terminal 7, the drain of transistor 14 and the gate of transistor 15 are connected to terminal 3 (5), the drain of transistor 15 and the gate of the transistor 14 are connected to terminal 4 (6).
На фиг, 1 также показаны пунктиром емкости 16,и 17 и диоды 18 и 19.In FIG. 1, dashed capacitances 16 and 17 and diodes 18 and 19 are also shown.
Устройство на фиг, 2 представл ет собой модификацию переключающих элементов 1 и 2, представленных на фиг. 1. Остава сь тиристором тройного МОП-типа, тиристор 20, образованный между клеммами 3 и 4, незначительно отличаетс от тиристора , представленного схематически на фиг. 1,тем, что транзистор 9 заменен транзистором 21 p-n-p-типа, который имеет два отдельных коллектора, соединенных соответственно с базами транзисторов 22 и 23 n-p-n-типа, которые замен ют транзистор 10, причем транзистор 11 не представлен. Кроме того, с тиристором 20 св заны индивидуальные средства силовой защиты. Первое средство ограничени мощности содержит первый и второй чувствительные элементы, первый разв зывающий элемент и первый регулирующий элемент, при этом первый чувствительный элемент выполнен на первом 24 резисторе, второй чувствительный элемент выполнен на втором 25 и третьем 26 резисторах, которые соединены последовательно, первый разв зывающий элемент выполнен на п том 27 МОП-транзисторе n-канального типа и обеспечивает отключение первого средства ограничени мощности только после установлени тиристором 20 высолого импеданса, первый регулирующий элемент выполнен на первом 28 n-p-n-транзисторе и обеспечивает постепенное снижение проход щего через тиристор 20тока при повышении напр жени на нем.The device of FIG. 2 is a modification of the switching elements 1 and 2 of FIG. 1. Remaining a triple MOS type thyristor, thyristor 20 formed between terminals 3 and 4 is slightly different from the thyristor shown schematically in FIG. 1, in that the transistor 9 is replaced by a p-n-p-type transistor 21, which has two separate collectors connected to the bases of the n-p-n-type transistors 22 and 23, respectively, which replace the transistor 10, and the transistor 11 is not represented. In addition, individual power protection devices are associated with the thyristor 20. The first power limiting means comprises first and second sensing elements, a first decoupling element and a first regulating element, wherein the first sensing element is made on the first 24 resistor, the second sensing element is made on the second 25 and third 26 resistors, which are connected in series, the first decoupling the element is made on the fifth 27 of the n-channel type MOS transistor and ensures that the first power limiting means is turned off only after the thyristor 20 has a high impedance, p The first control element is made on the first 28 n-p-n-transistor and provides a gradual decrease in the current passing through the thyristor 20 with increasing voltage on it.
Второе средство ограничени мощности содержит третий чувствительный элемент , диод, второй разв зывающий элемент и второй и третий регулирующие элементы, при этом третий чувствительный элемент выполнен на четвертом 29 резисторе, второй разв зывающий элемент выполнен наThe second power limiting means comprises a third sensing element, a diode, a second decoupling element and second and third regulating elements, the third sensing element being made on the fourth 29 resistor, the second decoupling element being made on
шестом 30 МОП-транзисторе п-канального типа и обеспечивает отключение второго средства ограничени мощности только после установлени тиристором 20 высокогоthe sixth 30 MOSFET of the p-channel type and ensures that the second means of limiting power is turned off only after the thyristor 20 is set high
импеданса, второй и третий регулирующие элементы выполнены на втором 31 и третьем 32 n-p-n-трамзисторах, транзистор 31 обеспечивает уменьшение проход щего через тиристор 20 тока с большой скоростьюimpedance, the second and third regulating elements are made on the second 31 and third 32 n-p-n-transistors, the transistor 31 provides a decrease in the current passing through the thyristor 20 with high speed
0 до тех пор. пока напр жение на тиристоре 20 превышает заданную величину.0 until then. while the voltage on the thyristor 20 exceeds a predetermined value.
Переключающие элементы 1 и 2 также содержат управл ющий элемент, выполненный на диффузионном МОП-транзисторе 33The switching elements 1 and 2 also contain a control element made on a diffusion MOS transistor 33
5 и обеспечивающий включение первого и второго средств ограничени мощности и их выключение после того, как тиристор 20 установит высокий импеданс.5 and enabling the first and second power limiting means to turn on and off after the thyristor 20 has set a high impedance.
При этом клемма 3 соединена с эмитте0 ром транзистора 21 (первый силовой вывод тиристора 20), а клемма 4 - с эмиттером транзистора 22 (второй силовой вывод тиристора 20) и через резистор 24 - с эмиттером транзистора 23. База транзистора 22 (вто5 рой управл ющий электрод тиристора 20) соединена с коллектором транзистора 31, эмиттер которого соединен с клеммой 4. Клемма 3 соединена с базой транзистора 31 через каскадное соединение диода 34. пере0 ход коллектор-эмиттер транзистора 32 и резистор 29. катод диода 34 соединен с эмиттером транзистора 23 (дополнительный вывод тиристора 20) через последовательно соединенные резистор 25. переходIn this case, terminal 3 is connected to the emitter of transistor 21 (first power output of thyristor 20), and terminal 4 is connected to the emitter of transistor 22 (second power output of thyristor 20) and through resistor 24 to the emitter of transistor 23. Base of transistor 22 (second control the thyristor’s electrode 20) is connected to the collector of the transistor 31, the emitter of which is connected to terminal 4. Terminal 3 is connected to the base of the transistor 31 through a cascade connection of the diode 34. the collector-emitter junction of the transistor 32 and the resistor 29. the cathode of the diode 34 is connected to the emitter of the transistor 23 (optional thyristor output 20) through a series-connected resistor 25. transition
5 сток-исток транзистора 27 и резистор 26. точка соединени резистора 26 и истока транзистора 27 соединена с базой -гранзи- стора 28, коллектор которого соединен с базой транзистора 23 (первый управл ю0 щий вывод тиристора 20), а эмиттер - с клеммой 4. Катод диода 34 также соединен со стоком транзистора 30, исток которого соединен с базой транзистора 32, котора подключена к детекторной выходной клемме5, the drain-source of the transistor 27 and the resistor 26. The connection point of the resistor 26 and the source of the transistor 27 is connected to the base of the transistor 28, the collector of which is connected to the base of the transistor 23 (the first control terminal of the thyristor 20), and the emitter to terminal 4 The cathode of the diode 34 is also connected to the drain of the transistor 30, the source of which is connected to the base of the transistor 32, which is connected to the detector output terminal
5 35, затворы транзисторов 27 и 30 соединены со стоком транзистора 33, исток которого подключен к клемме 8, а затвор - к клемме 4.5 35, the gates of the transistors 27 and 30 are connected to the drain of the transistor 33, the source of which is connected to terminal 8, and the gate to terminal 4.
Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.
0 Предполага , что емкость 16 зар жена положительно на своих выводах, соединенных с обоими затворами транзисторов 12 и 13, по отношению к клемме 4, и что. с другой стороны, напр жение на клемме 3 вл етс 0 Assuming that the capacitor 16 is positively charged at its terminals connected to both gates of the transistors 12 and 13 with respect to terminal 4, and so on. on the other hand, the voltage at terminal 3 is
5 более положительным, чем напр жение на клемме 4, транзистор 12 становитс провод щим , что приводит к по влению тока от клеммы 3 к клемме 4 через транзистор 9 за счет короткого замыкани транзистора 12 по его каналу сток-исток на базу транзистоpa 9. с которой соединен этот сток, причем эмиттер транзистора 9 соединен с клеммой 3. Последствием этой проводимости транзистора 9 вл етс накачка тока в базу транзистора 10, котора непосредственно соединена с коллектором транзистора 9 так. что транзистор 10 начинает накачивать ток в базу транзистора 9, котора непосредственно соединена с коллектором транзистора 10, эмиттер которого пр мо соединен с клеммой 4. При этом за счет этого кумул тивного действи оба транзистора 9 и 10 вход т в режим насыщени , создава низкий импеданс между клеммами 3 и 4. Транзистор 11 p-n-p-типа, как и транзистор 9, причем базы и эмиттеры транзисторов 9 и 11 соответственно взаимосв заны, тогда как коллектор транзистора .11 соединен с клеммой 4, становитс также провод щим, но при этом по вл етс паразитный элемент , не вли ющий на основную работу устройства .5 more positive than the voltage at terminal 4, transistor 12 becomes conductive, which leads to the appearance of current from terminal 3 to terminal 4 through transistor 9 due to the short circuit of transistor 12 through its drain-source channel to the base of transistor 9. s which is connected to this drain, the emitter of transistor 9 being connected to terminal 3. The consequence of this conductivity of transistor 9 is to pump current into the base of transistor 10, which is directly connected to the collector of transistor 9 as follows. that transistor 10 begins to pump current into the base of transistor 9, which is directly connected to the collector of transistor 10, the emitter of which is directly connected to terminal 4. Moreover, due to this cumulative effect, both transistors 9 and 10 enter saturation mode, creating a low impedance between terminals 3 and 4. The pnp-type transistor 11, as well as the transistor 9, and the bases and emitters of the transistors 9 and 11 are respectively interconnected, while the collector of the transistor .11 is connected to the terminal 4, also becomes conductive, but at the same time there is a parasitic electric An element that does not affect the basic operation of the device.
Переключающий элемент 1, создающий малое сопротивление между клеммами 4 и 3, может быть переведен обратно в режим высокого импенданса с помощью отрицательного зар да на емкости 16, причем отрицательный потенциал на затворах транзисторов 12 и 13 относительно клеммы 4 создает услови работы р-канального МОП-транзистора 13. В то врем , как сток п-канального МОП-транзистора 12 соединен с базой транзистора 9 и исток транзистора 13 соединен с коллектором транзистора 9 так, что на транзистор 13 идет ток от коллектора транзистора 9, так что ток базы транзистора 10 становитс недостаточным дл поддержани проводимости транзистора 10, который посредством кумул тивного эффекта блокируетс , как и транзисторы 9 и 11, а комбинаци транзисторов 9, 10 становитс непровод щей.The switching element 1, which creates a small resistance between the terminals 4 and 3, can be switched back to high impedance mode using a negative charge on the capacitor 16, and the negative potential at the gates of the transistors 12 and 13 relative to the terminal 4 creates the conditions for the operation of the p-channel MOS transistor 13. While the drain of the p-channel MOS transistor 12 is connected to the base of the transistor 9 and the source of the transistor 13 is connected to the collector of the transistor 9 so that the current from the collector of the transistor 9 flows to the transistor 13, so that the base transient current torus 10 becomes insufficient to maintain conduction of transistor 10 which, through the cumulative effect is blocked as the transistors 9 and 11 and the combination of transistors 9, 10 becomes nonconductive.
Переключающий элемент 2 работает, как и элемент 1. но только под управлением положительного или отрицательного зар да на емкости 17, в частности на клемме 8 по отношению к клемме 6. Но эти операции элемента 2 провод тс , когда пол рность на клемме б вл етс положительной по отношению к пол рности на клемме 5.The switching element 2 operates like the element 1. but only under the control of a positive or negative charge on the capacitor 17, in particular on the terminal 8 with respect to the terminal 6. But these operations of the element 2 are carried out when the polarity on the terminal b is positive with respect to polarity at terminal 5.
Емкости 16и 17 могут быть обусловлены паразитными емкост ми, в частности теми, которые возникают на затворах транзисторов 12 и 13 дл емкости 16. Емкости 16, как и 17 могут зар жатьс в заданной пол рности с помощью отдельного блока управлени , подключенного к клеммам 7 и 8.Capacities 16 and 17 can be caused by stray capacitors, in particular those that occur on the gates of transistors 12 and 13 for capacitance 16. Capacities 16, like 17, can be charged in a given polarity using a separate control unit connected to terminals 7 and 8.
На транзисторах 14 и 15 получаетс , что если, например, потенциал на клемме 3 выше , чем потенциал на клемме 4, то потенциал на клемме 7 не может быть чи этого диапазона, и транзисторы 14 и 15 вл ютс провод щими и соответственно заблокированными , что выражаетс в том. что клемма It turns out on transistors 14 and 15 that if, for example, the potential at terminal 3 is higher than the potential at terminal 4, then the potential at terminal 7 cannot be within this range, and transistors 14 and 15 are conductive and respectively blocked, which expressed in that. what's the terminal
7 практически (0,7 В) оказываетс соединенной с клеммой 4. Паразитные диоды 18 и 19 между истоком и стоком транзисторов 14 и 15, как показано на фиг. 1, смещены так, что они играют аналогичную роль, позвол 7 practically (0.7 V) is connected to terminal 4. Spurious diodes 18 and 19 between the source and drain of transistors 14 and 15, as shown in FIG. 1, are biased so that they play a similar role, allowing
0 клемме 7 выравн тьс по потенциалу с клеммой 4. когда этот последний вл етс менее положительным, чем потенциал на клемме 3.0 terminal 7 equals potential with terminal 4. when this latter is less positive than the potential at terminal 3.
Конечно, ввиду симметрии блока упрэв5 лени , составленного из транзисторов 14 и 15, когда потенциал на клемме 4 выше, чем потенциал на клемме 3. режимы инвертируютс вслед за проводимостью транзистора 14 диода 18, клемма 7 оказываетс практи0 чески подсоединенной к клемме 5, так что именно емкость 17 действительно соединена с клеммами 7 и 8.Of course, due to the symmetry of the control unit 5 made up of transistors 14 and 15, when the potential at terminal 4 is higher than the potential at terminal 3. The modes are inverted following the conductivity of transistor 14 of diode 18, terminal 7 is almost connected to terminal 5, so it is capacity 17 that is really connected to terminals 7 and 8.
При этом отдельный блок управлени может автоматически замыкать или размы5 кать элементы 1 или 2 в зависимости от пол рности напр жени , поданного между клеммами 3 (4) с одной стороны и 4 (3) с другой стороны.In this case, a separate control unit can automatically close or open elements 1 or 2 depending on the polarity of the voltage applied between terminals 3 (4) on the one hand and 4 (3) on the other.
Тиристор 20 включаетс и выключаетс Thyristor 20 turns on and off
0 с помощью МОП-транзисторов, соответствующих транзисторам 12 и 13, управл емым от клеммы 8. Переключающие элементы 1 и 2 содержат средства силовой защиты, которые также могут управл ть тиристором 20,0 using MOS transistors corresponding to transistors 12 and 13, controlled from terminal 8. The switching elements 1 and 2 contain power protection devices, which can also control the thyristor 20,
5 Тиристор 20 св зан с двум отдельными средствами силовой защиты. Первое средство силовой защиты содержит элементы 34, 25,27,28.26 и 24, второе - элементы 34,30,32,29 и 31 и в частности ограничивает5 Thyristor 20 is associated with two separate power protection devices. The first means of power protection contains elements 34, 25,27,28.26 and 24, the second contains elements 34,30,32,29 and 31, and in particular limits
0 ток через тиристор 20, когда напр жение на элементе 1 превышает заданную величину. Необходимо отметить, что в последующем описании работы средств защиты предполагаетс , что напр жение на клемме0 current through the thyristor 20, when the voltage on the element 1 exceeds a predetermined value. It should be noted that in the following description of the operation of protective equipment it is assumed that the voltage at the terminal
5 3 вл етс положительным по отношению к напр жению на клемме 4, так что диод 34 смещен вперед. То же функционирование действительно дл элемента 2 в случае, когда напр жение на клемме 5 вл етс поло0 жительным по отношению к напр жению на клемме 6.5 3 is positive with respect to the voltage at terminal 4, so that the diode 34 is biased forward. The same operation is valid for element 2 in the case where the voltage at terminal 5 is positive with respect to the voltage at terminal 6.
Первое и второе средства защиты ввод тс и вывод тс из работы МОП-транзисторами 27 и 30 n-канального типа,которыеThe first and second protection means are introduced and taken out of operation by MOSFETs 27 and 30 of the n-channel type, which
5 сами управл ютс диффузионным МОП- транзистором 33. Когда тиристор 20 находитс в положении ВКЛ, положительное управл ющее напр жение пор дка +20 В, поданное на клемму 8, передаетс на затворы транзисторов 27 и 30 через паразитный5 are themselves controlled by the diffusion MOS transistor 33. When the thyristor 20 is in the ON position, the positive control voltage of the order of +20 V applied to terminal 8 is transmitted to the gates of the transistors 27 and 30 through the stray
диод транзистора 33. В результате этого транзисторы 27 и 30 оказываютс провод щими , и средства защиты включаютс в работу . Дл выключени тиристора 20 управл ющее напр жение на клемме 8 снижаетс с его положительной величины пор дка +20 В до отрицательной величины пор дка -20 В. При таком перепаде напр жени тиристор 20 выключаетс , когда напр жение на клемме 8 доходит до -3 В, пока средства защиты остаютс в работе, даже если заперт паразитный диод диффузионного МОП-транзистора 33. Действительно, МОП-транзисторы л-канального типа и тогда еще вл ютс провод щими ввиду положительного напр жени , удерживаемого емкостью их затвора. Когда напр жение на клемме 8 доходит до величины около -8 В, транзистор 33 становитс провод щим, так что это отрицательное управл ющее напр жение подаетс на затворы транзисторов 27 и 30 и запирает их. Тогда средства силовой защиты оказываютс вне работы. Транзистор 33 соединен с емкост ми затвора транзисторов 27 и 30, тем самым обуславлива наличие схемы задержки, котора выводит из работы средства защиты через некоторое врем после запирани тиристора 20. Таким образом, защита устройства остаетс в рабочем состо нии, пока тиристор 20 находитс в состо нии ВКЛthe diode of the transistor 33. As a result, the transistors 27 and 30 are conductive, and the protective equipment is turned on. To turn off the thyristor 20, the control voltage at terminal 8 decreases from its positive value of the order of +20 V to a negative value of the order of -20 V. With this voltage drop, the thyristor 20 turns off when the voltage at terminal 8 reaches -3 V while the protective devices remain in operation, even if the parasitic diode of the diffusion MOS transistor 33 is locked. Indeed, M-channel type MOS transistors are still conductive due to the positive voltage held by the gate capacitance. When the voltage at terminal 8 reaches a value of about -8 V, the transistor 33 becomes conductive, so that this negative control voltage is applied to the gates of the transistors 27 and 30 and locks them. Then the protective equipment is out of work. The transistor 33 is connected to the gate capacitance of the transistors 27 and 30, thereby causing a delay circuit, which disables the protection means some time after the thyristor 20 is closed. Thus, the device protection remains in operation while the thyristor 20 is in the state nii on
Когда тиристор находитс в состо нии ЧВКЛ, через второе средство силовой защиты ток не идет. Но напр жение на элементе 1 не превысит величину, примерно равную величине падени напр жени на трех диодах. Этими трем диодами вл ютс диод 34, переход база-эмиттер транзистора 32 и переход база-эмиттер транзистора 31. Необходимо отметить, что ток, текущий через второе средство силовой защиты, вл етс столь небольшим, что падением напр жени на резисторе 29 можно пренебречь, и можно также пренебречь падением напр жени на переходах сток-исток провод щего транзистора 30, поскольку оно пропорционально току базы транзистора 32 который осе еще заперт. Когда возрастает напр жение на элементе 1, транзистор31 становитс провод щим него коллекторный ток идет с базы транзистора 22 на клемму 4. Как только ток базы транзистора 22 снизилс , его коллекторный ток и, следовательно, ток базы транзистора 21 также понижаетс . В результате этого часть 21 (22) тиристора 20 выключаетс , тогда как его часть 21 (23) может оставатьс в состо нии ВКЛ. Во врем этой операции основной ток в транзисторе ограничиваетс When the thyristor is in the ON state, no current flows through the second power protector. But the voltage on element 1 will not exceed a value approximately equal to the voltage drop across three diodes. These three diodes are diode 34, the base-emitter junction of the transistor 32, and the base-emitter junction of the transistor 31. It should be noted that the current flowing through the second power protection means is so small that the voltage drop across the resistor 29 can be neglected. and the voltage drop at the drain-source junctions of the conducting transistor 30 can also be neglected, since it is proportional to the base current of the transistor 32 which is still locked. When the voltage at element 1 increases, transistor 31 becomes conducting it. The collector current flows from the base of transistor 22 to terminal 4. As soon as the base current of transistor 22 decreases, its collector current and, therefore, the base current of transistor 21 also decreases. As a result, the part 21 (22) of the thyristor 20 is turned off, while its part 21 (23) can remain in the ON state. During this operation, the main current in the transistor is limited
резистором 29 и транзистором 32, который сам управл етс транзистором 30.a resistor 29 and a transistor 32, which itself is controlled by a transistor 30.
При рассмотрении только части 21 (23) тиристора 20 надо принимать во вниманиеWhen considering only part 21 (23) of thyristor 20, it is necessary to take into account
ВАХ переключающего элемента 1, представленную на фиг. 3, где часть 36 вл етс нормальной ВАХ пр мосмещенного тиристора 20. Как видно, напр жение растет до максимального напр жени On, равного падению напр жени на трех диодах (± 2,1 В) и соответствующего максимальному току зб (32 Ом). Отсюда следует, что транзистор 31 становитс активным при максимальном напр жении Uo, соответствующем току 1зв.The I – V characteristic of the switching element 1 shown in FIG. 3, where part 36 is the normal I – V characteristic of the bias thyristor 20. As you can see, the voltage rises to the maximum voltage On equal to the voltage drop across three diodes (± 2.1 V) and corresponding to the maximum current of the backbone (32 Ohms). It follows that the transistor 31 becomes active at a maximum voltage Uo corresponding to a current of 1 volts.
5 так что тиристор 20 выключаетс и следует по части 37 ВАХ. Ток в тиристоре 20. а поэтому и в переключающем элементе 1, по существу становитс равным нулю, какое бы ни было напр жение на этом элементе, так5 so that the thyristor 20 is turned off and follows part 37 of the current-voltage characteristic. The current in the thyristor 20. and therefore in the switching element 1, essentially becomes equal to zero, whatever the voltage on this element, so
0 что при этом ВАХ почти совпадает с осью напр жений дл напр жений, превышающих UD. Необходимо отметить, что эта ВАХ действительна дл тиристора 20. а также дл переключающего элемента 1.0 that in this case, the I – V characteristic almost coincides with the axis of voltages for voltages exceeding UD. It should be noted that this I – V characteristic is valid for thyristor 20. as well as for switching element 1.
5 Лини 38 нагрузки переключающего элемента 1 определ етс двум точками, соответствующими максимальному току IL (7 Ом) в нагрузке, когда последн оказываетс короткозамкнутой, и максимальному на0 пр жению UL (70 В), когда нагрузка разомкнута. Эта лини пересекает часть 36 ВАХ переключающего элемента 1 в устойчивой рабочей точке 39.5 The load line 38 of the switching element 1 is determined by two points corresponding to the maximum current IL (7 Ohms) in the load when the latter is short-circuited and the maximum voltage UL (70 V) when the load is open. This line intersects part 36 of the I – V characteristic of the switching element 1 at a stable operating point 39.
Когда нежелательные аномальные сиг5 налы подаютс на нагрузку, они добавл ютс к нормальным сигналам, так что лини нагрузки движетс по графику ВАХ на фиг, 3. Такие аномальные сигналы могут иметь различное происхождение, например, этоWhen unwanted abnormal signals are applied to the load, they are added to the normal signals, so that the load line moves along the I – V curve of FIG. 3. Such abnormal signals can have a different origin, for example,
0 могут быть всплески из-за включени освещени или случайно попавшее на нагрузку напр жение главного источника питани . Тогда рабоча точка перемещаетс вдоль части 36 ВАХ. Когда эти нежелательные ано5 мальные сигналы станов тс очень большими , лини 38 нагрузки может переместитьс так, что рабоча точка дойдет до верхнего конца части 36 ВАХ. Затем эта рабоча точка становитс неустойчивой и перемещаетс к0 there may be surges due to the inclusion of illumination or the voltage of the main power supply accidentally hit the load. Then the operating point moves along part 36 of the current-voltage characteristic. When these unwanted abnormal signals become very large, the load line 38 can move so that the operating point reaches the upper end of the I – V characteristic portion 36. Then this operating point becomes unstable and moves to
0 более высоким напр жени м до тех пор, пока тиристор 20 не выключитс (часть 37). Однако максимальное напр жение DM на переключающем элементе 2 ограничиваетс 250 В схемой защиты от перенапр же5 ни , так что рабоча точка располагаетс в точке UM на оси напр жений.0 higher voltages until the thyristor 20 turns off (part 37). However, the maximum voltage DM on the switching element 2 is limited to 250 V by an overvoltage protection circuit 5, so that the operating point is located at the point UM on the voltage axis.
Когда аномальные сигналы пропадают, лини 38 нагрузки сдвигаетс обратно в положение , указанное на фиг. 3, а рабоча точка перемещаетс из UM (250 В) в UL (70When the abnormal signals disappear, the load line 38 shifts back to the position indicated in FIG. 3, and the operating point moves from UM (250 V) to UL (70
В, где часть ВАХ тиристора 20, котора совпадает с осью напр жений, пересекает линию 38 нагрузки. Таким образом, рабоа точка становитс устойчивой при напр жении UL и, поскольку затем второе средство силовой защиты снова становитс активным , невозможно включить тиристор 20. Чтобы он снова включилс , часть 37 и часть ВАХ переключающего элемента 1. совпадающа с осью напр жений, не должны пересекать линию 38 нагрузки, так что между UM и нормальной рабочей точкой 39 не должно быть устойчивой рабочей точки UL. Решение содержитс в использовании первого средства силовой защиты.B, where the portion of the I – V characteristic of the thyristor 20, which coincides with the voltage axis, crosses the load line 38. Thus, the operating point becomes stable under UL voltage and, since then the second power protection means becomes active again, it is not possible to turn on the thyristor 20. For it to turn on again, part 37 and part of the I – V characteristic of switching element 1. coinciding with the voltage axis should not cross the load line 38 so that there should not be a stable UL operating point between the UM and the normal operating point 39. The solution is to use the first power protection device.
Если рассматривать только эту часть силовой защиты, то когда переключающий элемент 1 находитс в состо нии ВКЛ, ток течет от клеммы 3 к клемме 4 не только через тиристор 20, но также и через диод 34, резистор 25, переход сток-исток МОП-транзистора 27 и резисторы 26 и 24, соединенные последовательно. Пока напр жение между клеммами 3 и 4 вл етс относительно небольшим , так что падение напр жени , создаваемое токами на резисторах 24 и 26. соединенных последовательно, меньше чем напр жение 1)вэ насыщени на переходе база-эмиттер транзистора 28, последний остаетс запертым. Тогда ток , текущий через тиристор 20, измен етс в зависимости от напр жени , измеренного на переключающем элементе з соответствии с частью 40 ВАХ, показанной на фиг. 4. В соответствии с величинами резисторов ток I, текущий через тиристор 20, оказываетс много больше, чем ток, текущий через первое средство защиты . Следовательно, ток 1 может рассматриватьс как ток, текущий через переключающий элемент 1, и ВАХ на фиг. 4 действительна дл тиристора 20, а также дл переключающего элемента 1. Когда напр жение между клеммами 3 и 4 вл етс таким большим, что падение напр жени , создаваемое на резисторах 24 и 26 указанными токами, становитс больше УБЭ на транзисторе 28, последний становитс провод щим и за счет этого создает шунтирующий переход к клемме 3 дл коллекторного тока через транзистор 21. Таким образом, базовый ток транзистора 23 уменьшаетс , в результате чего растет импеданс тиристора 20, так что ток I, текущий через него, измен етс з зависимости от напр жени так, как показано частью 41 ВАХ на фиг, 4. Это изменение вл етс функцией мощности, рассе нной на тиристоре 20, потому что падение напр жени , создаваемое на переключающем элементе 1, не только зависит от тока, потому что резистор 24 соединенIf we consider only this part of the power protection, when the switching element 1 is in the ON state, the current flows from terminal 3 to terminal 4 not only through the thyristor 20, but also through the diode 34, resistor 25, the drain-source transition of the MOS transistor 27 and resistors 26 and 24 connected in series. As long as the voltage between terminals 3 and 4 is relatively small, so that the voltage drop created by the currents on the resistors 24 and 26. connected in series, is less than the saturation voltage 1) at the base-emitter junction of the transistor 28, the latter remains locked. Then, the current flowing through the thyristor 20 changes depending on the voltage measured on the switching element in accordance with the current-voltage characteristic part 40 shown in FIG. 4. In accordance with the values of the resistors, the current I flowing through the thyristor 20 is much larger than the current flowing through the first protective device. Consequently, current 1 can be considered as current flowing through switching element 1, and the current-voltage characteristic in FIG. 4 is valid for thyristor 20, as well as for switching element 1. When the voltage between terminals 3 and 4 is so large that the voltage drop created on the resistors 24 and 26 by the indicated currents becomes larger than the UBE on transistor 28, the latter becomes a wire thereby creating a shunt transition to terminal 3 for the collector current through the transistor 21. Thus, the base current of the transistor 23 is reduced, resulting in an increase in the impedance of the thyristor 20, so that the current I flowing through it changes depending on the voltagevoltage as shown by the current-voltage characteristic part 41 in Fig. 4. This change is a function of the power dissipated on the thyristor 20, because the voltage drop created on the switching element 1, not only depends on the current, because the resistor 24 is connected
последовательно с тиристором 20, но также зависит от напр жени , поскольку дополнительный ток, вл ющийс функцией напр жени , течет через резистор 24 с помощьюin series with the thyristor 20, but also depends on the voltage, since the additional current, which is a function of the voltage, flows through the resistor 24 with
резисторов 25 и 26. Без резисторов 25 и 26 ток 1 останетс посто нным и равным максимальному току 12, как показано частью 42 ВАХ на фиг. 4. В этом случае мощность, рассе нна в переключающем элементе 1,resistors 25 and 26. Without resistors 25 and 26, current 1 will remain constant and equal to maximum current 12, as shown by the current-voltage characteristic part 42 in FIG. 4. In this case, the power dissipated in the switching element 1,
может стать избыточной, поскольку часть 42 пересекает линию 43 максимального рассеивани мощности элемента 1. Исход из этого, часть 41 ВАХ не должна пересекать линию 38 нагрузки. С другой стороны, поскольку минимальна мощность, рассе нна з переключающем элементе 1, возникает в рабочей точке этого элемента, т.е. в точке пересечени части 40 ВАХ и линии 38 нагрузки, часть 41 ВАХ должнаmay become redundant as part 42 crosses the maximum power dissipation line 43 of cell 1. Based on this, the I – V characteristic part 41 should not cross the load line 38. On the other hand, since the minimum power dissipated from the switching element 1 occurs at the operating point of this element, i.e. at the point of intersection of the IVC portion 40 and the load line 38, the IVC portion 41 should
выбиратьс как можно ближе в линии 38 нагрузки с целью получени минимального рассеивани мощности в переключающем элементе 1. Поэтому наклон части 41 ВАХ выбираетс аналогичным наклону линии 38be chosen as close as possible in the load line 38 in order to obtain the minimum power dissipation in the switching element 1. Therefore, the slope of the I – V characteristic part 41 is chosen similar to the slope of the line 38
нагрузки, Этот наклон вл етс функцией отношени R25/R26. Действительно, когда транзистор 28 начинает проводить, его на- лр хсение УБЭ насыщени на переходе база-эмиттер может определ тьс следующимload. This slope is a function of the ratio R25 / R26. Indeed, when the transistor 28 begins to conduct, its loss of UBE saturation at the base-emitter junction can be determined as follows
выражением:expression:
(U - R24 l)/(R24 + R-26 + R25) (УБЭ - R24 0/(R24 + R26).(U - R24 l) / (R24 + R-26 + R25) (UBE - R24 0 / (R24 + R26).
где U и I - напр жение на переключающем элементе 1 и ток, мжущий через него. Этоwhere U and I are the voltage on the switching element 1 and the current flowing through it. it
выражение сразу приводит к I R24 -R25 expression immediately leads to I R24 -R25
(R2A + R26 + R25) - (R24 + R26) в соответствии с(R2A + R26 + R25) - (R24 + R26) in accordance with
величинами сопротивлений ,6 Ом, R29resistance values, 6 Ohms, R29
-500 Ом, кОм, кОм, может быть :-500 Ohm, kOhm, kOhm, maybe:
сделано предположение, что R25an assumption is made that R25
R26 R24, тогда окончательное выражение имеет вид I R24 R25 УБЭ R25 - U R26, так что R26 R24, then the final expression is I R24 R25 UBE R25 - U R26, so
l()-(l/R24).l () - (l / R24).
Из этого выражени следует, что ток From this expression it follows that the current
зависит от напр жени U(R26/R2s).depends on voltage U (R26 / R2s).
Поскольку часть 41 ВАХ выбираетс как можно ближе к линии 38 нагрузки с: целью ограничени рассеивани мощности на переключающем элементе 1, максимальный ток 2 должен выбиратьс немного больше li, а максимальное напр жение Ua должно выбиратьс немного больше UL В данном примере HsIOO мА, a IJ2 100 В. Однако вSince the I – V characteristic part 41 is selected as close as possible to the load line 38 with: in order to limit the power dissipation on the switching element 1, the maximum current 2 should be chosen a little more than li, and the maximum voltage Ua should be chosen a little more than UL In this example, HsIOO mA, a IJ2 100 V. However, in
соответствии с требовани ми дл систем телесв зи схема защиты должна действовать дл тока, превышающего 300 мА.-Если, исход из этого, i выбираетс больше 300 мА, часть 41 ВАХ должна сдвигатьс вверх и ееin accordance with the requirements for telecommunication systems, the protection circuit must operate for a current exceeding 300 mA. -If, on the basis of this, i is selected more than 300 mA, part 41 of the I – V characteristic must be shifted up and
часть может располагатьс над линией из максимального рзссаивани мощности. В этом случае, когда средства силовой защиты включаютс , мощность, рассе нна на эле- мета 1, может быть такой большой, что последний выходит из стро .a portion may be located above the line to maximize power dissipation. In this case, when the power protection means are turned on, the power dissipated on the element 1 may be so large that the latter fails.
Недостатки обоих средств силовой защиты , рассматриваемых отдельно, могут устран тьс за счет комбинировани этих двух средств, причем эта комбинаци дает всю ВАХ переключающего элемента 1, представленную на фиг. 5. На этой ВАХ есть часть 36 и отчасти часть 37, относ щиес ко второму средству силовой защиты, а также часть 41 ВАХ, относ ща с к первому средству силовой защиты. Из этого графика сно видно, что ВАХ пересекает линию 38 нагрузки в единственной устойчивой рабочей точке 39 и что мощность, рассе нна на переключающем элементе 1, понижаетс до минимума, поскольку часть 41 находитс очень близко к линии 38 нагрузки.The disadvantages of both power protection devices, considered separately, can be eliminated by combining these two tools, this combination giving the entire IVC of the switching element 1 shown in FIG. 5. On this CVC there is part 36 and partly part 37 related to the second power protection device, as well as part 41 of the CVC related to the first power protection device. From this graph it is clearly seen that the I – V characteristic crosses the load line 38 at a single stable operating point 39 and that the power dissipated on the switching element 1 is reduced to a minimum since part 41 is very close to the load line 38.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE2/60208A BE897772A (en) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | ELECTRONIC CONTACTS AND RELATED DEVICES |
EP84201211A EP0143473B1 (en) | 1983-09-19 | 1984-08-22 | Electronic contacts and associated devices |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1771536C true RU1771536C (en) | 1992-10-23 |
Family
ID=25661794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864027120A RU1771536C (en) | 1983-09-19 | 1986-03-17 | Device for developing high or low impedance between two output terminals |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | ATE75889T1 (en) |
BR (1) | BR8407346A (en) |
DD (1) | DD228402A5 (en) |
FI (1) | FI860888A (en) |
GR (1) | GR80386B (en) |
HU (1) | HU203627B (en) |
NO (1) | NO851692L (en) |
PL (1) | PL249587A1 (en) |
PT (1) | PT79224B (en) |
RU (1) | RU1771536C (en) |
TR (1) | TR21957A (en) |
YU (1) | YU160684A (en) |
-
1984
- 1984-08-22 AT AT84201211T patent/ATE75889T1/en not_active IP Right Cessation
- 1984-09-13 BR BR8407346A patent/BR8407346A/en unknown
- 1984-09-13 HU HU844161A patent/HU203627B/en not_active IP Right Cessation
- 1984-09-14 PL PL24958784A patent/PL249587A1/en unknown
- 1984-09-17 GR GR80386A patent/GR80386B/en unknown
- 1984-09-18 DD DD26737484A patent/DD228402A5/en not_active IP Right Cessation
- 1984-09-18 YU YU160684A patent/YU160684A/en unknown
- 1984-09-18 TR TR2195784A patent/TR21957A/en unknown
- 1984-09-19 PT PT7922484A patent/PT79224B/en unknown
-
1985
- 1985-04-29 NO NO851692A patent/NO851692L/en unknown
-
1986
- 1986-03-03 FI FI860888A patent/FI860888A/en not_active Application Discontinuation
- 1986-03-17 RU SU864027120A patent/RU1771536C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент Бельгии №896388. кл. Н 03 К 17/56, 1983. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO851692L (en) | 1985-05-20 |
PT79224A (en) | 1984-10-01 |
HU203627B (en) | 1991-08-28 |
YU160684A (en) | 1987-10-31 |
FI860888A0 (en) | 1986-03-03 |
DD228402A5 (en) | 1985-10-09 |
BR8407346A (en) | 1986-09-23 |
HUT40863A (en) | 1987-02-27 |
PL249587A1 (en) | 1985-06-18 |
FI860888A (en) | 1986-03-03 |
TR21957A (en) | 1985-12-10 |
PT79224B (en) | 1986-08-22 |
ATE75889T1 (en) | 1992-05-15 |
GR80386B (en) | 1985-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2831435B2 (en) | Current control circuit | |
JPH07113861B2 (en) | Semiconductor element state detection and protection circuit and inverter circuit using the same | |
US5495155A (en) | Device in a power delivery circuit | |
JPH0566234A (en) | Low-impedance excessive-voltage protecting circuit | |
US4954917A (en) | Power transistor drive circuit with improved short circuit protection | |
JPH061941B2 (en) | Telephone subscriber loop overvoltage protection circuit | |
US5210475A (en) | Current sensing circuit for use with a current controlling device in a power delivery circuit | |
US4388587A (en) | Fixed frequency voltage regulator | |
US4453092A (en) | Comparator circuit having reduced input bias current | |
JP2664678B2 (en) | Power supply circuit | |
US5032774A (en) | Current sensing circuit for use with a current controlling device in a power delivery circuit | |
US4388586A (en) | Fixed frequency voltage regulator | |
US4458195A (en) | Electronic regulator for alternator battery charging system | |
US4774450A (en) | Stabilized power-supply circuit connectable with auxiliary electric source without an intermediary blocking diode | |
EP0730331A3 (en) | Circuit for limiting switching overvoltages in power semiconductor switches | |
USRE34107E (en) | Power transistor drive circuit with improved short circuit protection | |
RU1771536C (en) | Device for developing high or low impedance between two output terminals | |
US4270159A (en) | Transistor protection circuits | |
EP0081891A1 (en) | Fixed frequency voltage regulator | |
JPH0327575A (en) | Semiconductor element drive circuit | |
JPH0755025B2 (en) | DC power supply synthesis circuit | |
US4041388A (en) | Transistor circuit | |
US4730123A (en) | Circuit for driving a capacitive load which provides low current consumption | |
US5045724A (en) | Circuit for limiting the short circuit output current | |
SU1576896A2 (en) | Bipolar stabilized power supply source |