SU1339884A1 - Транзисторный ключ с защитой от перегрузки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электронной коммутационной технике и мо-« жет быть использовано, например, в регулирующих устройствах и программируемых контролерах дл  выдачи команд на исполнительные устройства. Цель изобретени  - повышение надежности транзисторного ключа - достигаетс  путем снижени  перегрева силового транзистора при коротком замьжа- нии в нагрузке. Дл  этого в устройство дополнительно введены второй диод 13, второй конденсатор 14 и делитель 15 напр жени  на резисторах 16 и 17. Кроме того, устройство содержит генератор 1 пр моугольных импульсов , триггер 3, элемент И-НЕ 3, трансформатор 4 с обмотками 5, 6 и 7, общую шину 9, первьш конденсатор 10, первый диод 11, силовой транзистор 12. 18 - общий силовой выход устройства. Изобретение обеспечивает защиту транзисторного ключа при длительных коротких замыкани х, что повышает надежность его в работе. 1 ил. С с е гк

Description

Изобретение относигс  к электронной технике, в частности к электронной коммутационной технике, и может быть использовано, например, в регу- лируюищх устройствах и программируемых контролерах дл  выда чи команд на , исполнительные ус ройства.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности транзисторного ключа путем снижени  перегрева силового транзистора при коротком замыкании нагрузки.

15

На чертел е приведена принципиальна  схема устройства.

Транзисторньй ключ с защитой от перегрузки состоит из генератора 1 пр моугольных импульсов, триггера 2, схемы И-НЕ 3, трансформатора 4 с пер-20 вой 5, второй 6 и третьей 7 обмотка- kii, причем перва  и втора  включены встречно, а втора  и треть  - согласно , шины 8 питани , общей силовой шины 9, первого конденсатора 10, перво- 25 закрыт, при сигнале го диода 11, силового транзистора 12, схемы И-НЕ 3 диод 11

35

40

силового

второго диода 13, второго конденсатора 14 и делител  15 напр жени , состо щего из резисторов 16 и 17, общего силового выхода 18 устройства. -Вы- 30 ходы генератора 1 пр моугольных импульсов и триггера 2 соединены с соответствующими входами схемы И-НЕ 3, выход которой соединен с первым выводом первой обмотки 5 трансформатора 4, второй вывод которой соединен с шиной 8 питани , первый вывод второй обмотки 6 трансформатора 4 через первый диод.11 соединен с первым выводом первого конденсатора 10 и управл емым входом силового транзистора 12, второй вывод второй обмотки 6 трансформатора 4 соединен с вторым выводом первого конденсатора 10, , , эмиттером силового транзистора 12 и общей силовой шиной 9, выход силового транзистора 12 соединен с общим силовым выходом 18 устройства , анод второго диода 13 через третью обмотку 7 трансформатора 4 соединен с общей силовой шиной 9,.а его катод подключен к силовому выходу 18 устройства, первый вывод делител  15 напр жени  через второй конденсатор 14 соединен с выходом схемы

45

50

При соответствующ входах триггера 2 на навливаетс  сигнал крывает схему И-НЕ 3 рой по вл ютс  импул частотой генератора пульсное напр жение трансформируетс  в о зировка включени  ко такой, что при сигна схемы И-НЕ 3 диод 11

открыт. Диод 11 дете ньй сигнал на обмотк конденсатор 10, напр на этом конденса ет силовой транзисто силовой выход 18 на ну 9, открыва  диод ды импульсного сигна мы И-НЕ 3, когда там нал 1.

Такое включение д ток 6 и 7 приводит к пульсы напр жени  са никающие при переход ходе схемы И-НЕ 3 из в состо ние 1, шун 13, поэтому переменн выходе делител  15 н чины порога срабатыв )

Предположим, что состо нии силового т произошло короткое з это приводит к по вл пр жени  силового (в на силовом выходе 18 щей силовой шины 9, го диод 13 закрывает при каждом переходе

55

де схемы И-НЕ 3 из с

И-НЕ 3, второй вывод - с нулевой шиной , средн   точка делител  15 напр -- жени  соединена с R-входом триггера 2. Перва  5 и втора  6 обмотки трансфор0

5

0 5 закрыт, при сигнале схемы И-НЕ 3 диод 11

5

0

0

5

0

матера 4 включены встречно, а втора  6 и треть  7 обмотки - согласно.

Транзисторный ключ с защитой от перегрузки работает следующим образом.

Генератор 1 непрерывно вырабатывает пр моугольные импульсы. В исходном состо нии н а выходе триггера 2 присутствует сигнал О, при этом на выходе схемы И-НЕ 3 - сигнал 1, обмотки 5-7 трансформатора 4 обесточены , поэтому силовой транзистор 12 и диод 13 закрыты.

При соответствующих сигналах на входах триггера 2 на его выходе устанавливаетс  сигнал 1, которьй открывает схему И-НЕ 3, на выходе которой по вл ютс  импульсные сигналы с частотой генератора 1. Переменное импульсное напр жение на обмотке 5 трансформируетс  в обмотки 6 и 7, фа- зировка включени  которых прин та такой, что при сигнале О на выходе схемы И-НЕ 3 диод 11 открыт, диод 13

1 на выходе

закрыт, диод 13

открыт. Диод 11 детектирует импульс- ньй сигнал на обмотке 6, зар жает конденсатор 10, напр жение, возникаю- на этом конденсаторе 10, открывает силовой транзистор 12 и замыкает силовой выход 18 на общую силовую шину 9, открыва  диод 13 в те полупериоды импульсного сигнала на выходе схемы И-НЕ 3, когда там имеет место сигнал 1.

Такое включение диода 13 и обмоток 6 и 7 приводит к тому, что им-- пульсы напр жени  самоиндукции, возникающие при переходе сигнала на выходе схемы И-НЕ 3 из.состо ни  О в состо ние 1, шунтируютс  диодом 13, поэтому переменное напр жение на выходе делител  15 не достигает величины порога срабатывани  триггера 2. )

Предположим, что при замкнутом состо нии силового транзистора 12 произошло короткое замыкание нагрузки, это приводит к по влению высокого напр жени  силового (внешнего) питани  на силовом выходе 18 относительно общей силовой шины 9, в результате этого диод 13 закрываетс . После этого при каждом переходе сигнала на выхо30

55

де схемы И-НЕ 3 из состо ни  О в

l по вл ютс  узкие импульсы ЭДС самоиндукции на первой обмотке трансформатора , амплитуда которых существенно больше, чем др короткого замы31

кани  (на выход схе1чь И-НЕ 3 допуска етс  подавать импульсы больше, чем на шине 8 питани , если выход схемы И-НЕ 3 с открытым коллектором).

Существенное увеличение импульсов на выходе схемы И-НЕ 3 приводит к увличению амплитуды импульсов на выход делител  15, которые прикладываютс  к входу сброса триггера 2, поэтому триггер 2 сбрасываетс  в состо ние О, импульсы на выходе схемы И-НЕ 3 и соответственно на обмотках 5 и 6 исчезают, конденсатор 10 разр жаетс  через цепь управлени  силового транзистора 12, исчезает сигнал управлени  последнего и он выключаетс . Этим исключаетс  перегрев силового транзистора 12 при длительном коротком замыкании нагрузки.

Цепь защиты силового транзистора 12 - диод 13 и обмотка 7 - не оказывает вли ни  на работу схемы. При закрытом состо нии силового транзистора 12 он шунтируетс  закрытым диодом 13, величина обратного тока диодов достаточно мала по сравнению с током утечки силового транзистора, В открытом состо нии силового транзистора 12 через него идут импульсы тока при открывании диода 13, амплитуда этих импульсов также достаточно мала по сравнению с токами нагрузки, поэтому эти импульсы не отражаютс  на коммутационной способности силового транзистора 12,

В исходном состо нии, когда на выходе триггера 2 - О, на выходе схемы И-НЕ 3 - 1, поэтому конденсатор 14 через обмотку 5 зар жаетс  до напр жени  питани  на шине 8. В момент включени  триггера 2, когда силовой транзистор 12 еще не сработал, так как конденсатор 10 еще не зар дилс , диод 13 закрыт и на обмотке 5 возникают импульсы ЭДС самоиндукции, однако эти импульсы компенсируютс  зар дом конденсатора 14, в дальнейшем этот конденсатор перезар жаетс , так как среднее значение напр жени  на выходе схемы И-НЕ 3 становитс  (при скважности импульсов, равной двум) приблизительно 0,5 от напр жени  питани  на шине 8, однако к моменту времени, когда конденсатор 14 перезар дитс  и триггер 2 будет иметь возможность срабатывани  от импульсов ЭДС самоиндукции, силовой транзис12 и диод 13 открываютс , ггоэто- импульсы ЗДС самоиндукции уменьша

(при отсутствии короткого нагрузки) сброс триггера 2 включени  силового транзис

Конкретное выполнение силового транзистора 12 в зависимости от условий применени  может б.ыть любое, например один транзистор, составной транзистор, составной на транзисторах различного типа проводимости, транзистор с защитным резистором в цепи базы, транзистор с защитном резистором в цепи коллектора. Сами по себе эти транзисторные ключи могут обеспечивать защиту при коротких замыкани х в течение непродолжительного времени. Применение схемы обеспечи- . вает защиту транзисторного ключа, выполненного любым известным путем, при длительных коротких замыкани х, что повышает надежность работы.

0

5

0

5

0

5

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Транзисторньк ключ с защитой от перегрузки, содержащий-генератор пр моугольных импульсов, триггер, трансформатор с трем  обмотками, перва  и втора  обмотки которого включены встречно, выходы генератора пр моугольных импульсов и триггера соединены с соответствующими входами схемы И-НЕ, выход которой соединен с первым выводом первой обмотки трансформатора , второй вывод которой соединен с шиной питани , первый вывод второй обмотки трансформатора через первый диод соединен с одним выводом первого конденсатора и управл емым входом силового транзистора, второй вывод второй обмотки трансформатора соединен с вторым выводом первого конденсатора ,эмиттером силового транзистора и общей силовой шиной, выход силового транзистора соединен с силовым выходом устройства, отличающийс  тем, что, с целью повьпиени  надежности, введены второй диод, второй конденсатор и делитель напр жени , анод второго диода через третью обмотку трансформатора соединен с общей силовой шиной, а катод - с силовым выходом устройства, первый вывод, делител  напр жени  через вто51339Я84б

   рой конденсатор соединен с выходом женн  соединенп с R-входом триггера, схемы И-НЕ, второй вывод - с нулевой втора  и обмотки трансформато- шиной, средн   точка делител  напр - ра включены соглас.но.