SU1564724A1 - Транзисторный ключ - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей транзисторного ключа - достигаетс  путем обеспечени  возможности изменени  пол  входов-выходов под реальное соотношение каналов ввода и вывода у потребител . В режиме вывода при подаче управл ющего сигнала на шину 18 транзистор 1 включен. Сигнал с датчика 7 тока включает блок 6 контрол  тока и оптопару 8, сигнализирующую о протекании рабочего тока через нагрузку 34. В режиме ввода оптрон 4 выключен. Поступающий с датчиков 35 или 36 сигнал открывает транзистор 2 и оптопару 8, что приводит к по влению сигнала ввода на шинах 19 и 20. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики, например в программируемых контроллерах.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей транзисторного ключа путем обеспечения возможности перепрограммирования поля входов-выходов под реальное соотноше15 первый и блоки 5 и 6 контроля,тока, 7 тока, оптопару 8, диод 9 резисторов 10-14, причем колсилового' транзистора 1 через 7 тока подключен к шине 15 . ние каналов ввода и вывода у потребителя, а также повышение помехоустойчивости за счет использования оптронной развязки.

На чертеже представлена схема транзисторного ключа.

Транзисторный ключ содержит силовой и управляющий транзисторы 1. и 2 первого типа проводимости, вспомогательный транзистор 3 второго типа проводимости, управляющий элемент (транзисторный оптрон) 4, второй датчик и пять лектор датчик питания, эмиттеру вспомогательного транзистора 3, первому выводу первого резистора 10 и первому питающему -выводу первого блока 5 контроля тока, выход которого соединен с вторым выводом первого резистора 1.0 и базой вспомогательного транзистора 3, коллектор которого подключен к базе силового транзистора.Т и одному выводу второго резистора 11, другой вывод которого соединен с эмиттером силового транзистора.1 и выходной шиной 16, второй питающий вывод первого блока 5 контроля тока подключен к первому выходу транзисторного оптрона 4, второй выход которого соединен с общей шиной 17, а первый и второй выводы светодиода соответственно подключены к входной и первой сигнализационном шинам 18 и 19, коллектор управляющего транзистора 2 соединен с первым выводом третьего резистора 12, второй вывод которого подключен к выходной шине 16, вход первого блока 5 контроля тока через четвертый резистор 13 соединен с коллектором силового транзистора 1 и входом второго блока 6 контроля тока, первый питающий вывод которого подключен к шине 15 питания и через пятый резис тор 14 к базе управляющего транзистора 2 и одному выводу диода 9, другой вывод которого соединен с вторым питающим выводом первого блока 5 контроля тока, эмиттер управляющего транзистора 2 подключен к выходу второго блока 6 контроля тока и через входную цепь оптопары 8 к общей шине. 17, которая соединена с вторым питающим выводом второго блока 6 контроля тока, первый и второй выходы оптопары 8 соответственно подключены к первой и второй сигнализационным шинам 19 и

20.

Первый блок 5 контроля тока содержит первый 21, второй 22 и третий 23 транзисторы второго типа проводимости, шестой 24, седьмой 25 и восьмой 26 резисторы, причем эмиттер первого транзистора 21 подключен к первому питающему выводу первого блока 5 контроля тока, вход которого соединен с эмиттерами второго и третьего транзисторов 22 и 23, база второго транзистора 22 подключена к базе и коллектору первого транзистора 21 и через шестой резистор 24 к первым выводам седьмого и восьмого резисторов 25 и 26 и второму питающему выводу первого блока 5 контроля тока, выход которого соединен с вторым выводом седьмого резистора 25 и ..коллектором третьего , транзистора 23, база которого подключена к коллектору второго транзистора 22 и ΒτφροΜΥ выводу восьмого резистора 26.

Второй блок 6 контроля тока содержит четвертый 27, пятый 28 и шестой 29 транзисторы второго типа проводимости, девятый 30, десятый 31 и одиннадцатый 32 резисторы, причем эмиттер четвертого транзистора 27 подключен к первому питающему выводу второго блока 6 контроля тока, вход которого соединен с эмиттёрами пятого и шестого транзисторов 28 и 29, база пятого транзистора 28 подключена к базе и коллектору четвертого транзистора 27 и через девятый резистор 30 к первому выводу десятого резистора 31 и второму питающему выводу второго блока 6 контроля тока, выход которого через одиннадцатый резистор 32 соединен с коллектором шестого транзистора 29, база которого подключена к коллектору пятого транзистора 28

156ч72ч и второму выводу одиннадцатого резистора 32.

Кроме того, на чертеже изображен обратный диод 33, первый и второй вы- $ воды которого соответственно подключены к выходной и общей шинам 16 и 17, а также показаны возможные места подключения нагрузки 34, контактного датчика 35 и датчика 36 напряжения. эд Транзисторный ключ работает следующим образом.

Возможна работа ключа в режиме вывода с коммутацией тока нагрузки и защитой от перегрузок с одновремен- эд ной сигнализацией о протекании тока нагрузки, а также в режиме ввода от контактных датчиков 35 и датчиков 36 напряжения.

• В режиме вывода силовой транзис- 20 тор 1 при выключенном транзисторном оптроне 4 заперт и все цепи блока 5 контроля тока обесточены. При подаче управляющего сигнала в ц,епь светодиода транзисторного оптрона 4 вклю- 25 чается его транзистор и через седьмой резистор 25 блока 5 контроля тот ка втекает ток в базу вспомогательного транзистора 3, открывая его. Коллекторным током вспомогательного зо транзистора 3 открывается силовой транзистор 1 и в цепи (шина 15 питания, датчик 7 тока, транзистор 1, нагрузка 34, общая шина 17) течет ток, определяемый сопротивлением нагрузки.34. При этом в блоке 5 контроля тока первый транзистор 21 и второй транзистор 22 открыты, а третий транзистор 23 закрыт и не влияет на работу вспомогательного транзи- дд стора 3. Состояние согласованной пары - первый транзистор 21 и второй транзистор 22 - определяется соотношением их коллекторных токов (резисторов 24 и 26) и напряжением на 45 датчике 7 тока. Ток второго транзистора 22 весьма мал, и падение напряжения на резисторе 13 положительной ' обратной связи от этого тока мало по сравнению с напряжением на датчике 50 7 тока. Если ток нагрузки превышает допустимое значение, то второй транзистор 22 начинает запираться, а третий транзистор 23 открывается. При этом его коллекторный ток, про- ⁵⁵ текая по резистору 13 положительной обратной связи, еще больше увеличивает разность напряжений между эмит терами транзисторов 21 и 22, вызывая запирание транзистора 22 и полное открывание транзистора 23. Вспомогательный транзистор 3 запирается, поскольку его переход база - эмиттер зашунтирован открытым транзистором 23, и транзистор 1 запирается. При этом ток нагрузки уменьшается до нуля и рассеиваемая при этом на ключе мощность минимальна. Запертое состояние ключа сохраняется до и при выключении транзисторного оптрона 4. Если при повторном включении превышение тока в нагрузке сохранится, то защита сработает повторно, если нет установится рабочий ток в нагрузке, меньший установленного порога срабатывания защиты. На запертое состояние транзистора 3 при открытом и насыщенном транзисторе 23 не сказывается падение напряжения на резисторе 13 положительной обратной связи и датчике 7 тока, вследствие его малости. Обычно это напряжение выбирается порядка 60 мВ.

Блок 6 контроля тока работает от напряжения на датчике 7 тока аналогично блоку 5 контроля тока, из-за непосредственного (без резистора положительной обратной связи) соединения с датчиком 7 тока триггерный эффект отсутствует. Выбором резисторов 30 и 31 блока 6 контроля тока устанавливают порог срабатывания равным значением напряжения на датчике 7 тока при протекании рабочего тока нагрузки. Поэтому только при протекании рабочего тока нагрузки оптопара 8 сигнализации будет включаться и сигнализировать о включении нагрузки (коллекторный ток транзистора 29 протекает через резистор 32 и светодиод оптопары 8). В этом режиме управляющий транзистор 2 заперт, поскольку, ток его базового резистора 14 замыкается^ через диод 9 и открытый выходной транзистор транзисторного оптрона 4.

В режиме ввода транзисторный опт'рон 4 зыключен, силовой транзистор 1 и вспомогательный транзистор 3 выключены, поскольку блок 5 контроля тока обесточен. Ток нагрузки через датчик 7 тока не течет, и транзистор 29 второго блока 6 контроля тока заперт. Но управляющий транзистор 2 при этом открыт, поскольку в его базу вте7

156472ч кает ток резистора 14.

При замыкании контактного датчика 35 или при появлении напряжения от датчика 36 на шине 16 через транзистор 2. протекает ток, включающий оптопару 8 сигнализации. Если такого замыкания или появления напряжения нет, оптопара 8 сигнализации выключена (базового ; тока транзистора 2 недостаточно для ее включения) и сигнал ввода на шинах 19 и 20 отсутствует.

Таким образом, функциональные возможности предлагаемого транзисторного ключа шире, чем у известных, за счет обеспечения работы ключа как в режиме вывода, так и в режиме ввода для нагрузок и датчиков, имеющих об- . щую шину для присоединения, что позволяет, например, в программируемых контроллерах иметь легко изменяемое поле входов-выходов под реальное отношение каналов ввода и вывода • потребителя.

соУ

Claims (4)

1. Формула изобретен

   1. Транзисторный ключ, содержащий силовой и управляющий транзисторы первого типа проводимости, вспомогательный транзистор второго типа проводимости, управляющий элемент, первый блок контроля тока, датчик тока и три резистора, коллектор силового транзистора через датчик тока подключен к шине питания, эмиттеру вспомогательного транзистора, первому выводу первого резистора и первому питающему выводу первого блока контроля тока, выход которого соединен с вторым выводом первого резистора и базой вспомогательного транзистора, коллектор которого подключен к базе силового транзистора и одному выводу второго резистора, другой вывод которого соединен с эмиттером силового транзистора и выходной шиной, второй питающий вывод первого блока контроля тока подключен к первому выходу управляющего элемента, вход и второй выход которого соединены соответственно с входной и общей шинами, коллектор управляющего транзистора подключен к го резистора, с я тем, что, функциональных введены второй оптопара, диод, первому выводу третьеотличающийс целью расширения возможностей, в него блок контроля тока, четвертый и пятый ре10 зисторы, причем вход первого блока контроля тока через'четвертый резистор соединен с коллектором силового транзистора и входом второго блока контроля тока, первый питающий вывод которого подключен к шине питания и через пятый резистор к базе управляющего транзистора и одному выводу · диода, другой вывод которого соединен с вторым питающим выводом первого блока контроля тока, эмиттер управляющего транзистора подключен к выходу второго блока контроля тока и через входную цепь оптопары к общей шине, которая соединена с вторым питающим выводом второго блока контроля тока, первый и второй выходы оптопары соответственно подключены к 20 первой и второй сигнализационным шинам, второй вывод третьего резистора соединен с выходной шиной.

   .
2. 2. Ключ поп. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в качестве управляющего элемента использован транзисторный оптрон, первый и второй выводы светодиода которого соответственно подключены к входной и первой сигнализационной шинам.
3. 3. Ключ поп. 1, отличающийся тем, что первый блок контроля тока содержит первый, второй и третий транзисторы второго типа проводимости, шестой, седьмой и восьмой резисторы, причем эмиттер первого транзистора подключен к первому питающему выводу первого блока контроля тока, вход которого соединен с эмиттерами второго и третьего транзисторов, база второго транзистора подключена к базе и коллектору первого транзистора и через шестой резистор к первым выводам седьмого и вось-

   45'мого резисторов и второму питающему выводу первого блока контроля тока, выход к&торого соединен с вторым выводом седьмого резистора и коллекто-. ром третьего транзистора, ! рого подключена к коллектору транзистора и второму выводу резистора.
4. 4. Ключ по п. 1, о т л и ю щ и й с я тем, что второй контроля тока содержит четвертый, . пятый и шестой транзисторы второго типа проводимости, девятый, десятый _;и одиннадцатый резисторы, причем' эмиттер четвертого транзистора подклю35 база котовторого восьмого ч а блок мен к первому питающему выводу второго блока контроля тока, вход которого соединен с эмиттерами пятого и шестого транзисторов, база пятого транзистора подключена к базе и коллектору четвертого транзистора и через девятый резистор к первому выводу деся того резистора' и второму питающему вы воду второго блока контроля тока, выход которого через одиннадцатый резистор соединен с коллектором шестого транзистора, база которого подключена к коллектору пятого транзистора и вто рому выводу одиннадцатого резистора.