SU1660169A1 - Транзисторный ключ - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, дискретных электроприводах и в программируемых контроллерах. Цель изобретени  - повышение надежности и расширение функциональных возможностей транзисторного ключа - достигаетс  путем уменьшени  количества элементов и индикации состо ни  ключа. При наличии на шине 20 входного сигнала транзистор 4 открываетс . Через светодиод 17, конденсатор 9 и резистор 12 начинает протекать ток, включающий транзистор 1, который насыщаетс  и через диод 6 шунтирует стабилитрон 8 до наступлени  его пробо . При перегрузке по току срабатывает аналог тиристора на транзисторах 3 и 5, что приводит к выключению транзисторов 4 и 1. 1 з.п.ф-лы., 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, дискретных электроприводах и в программируемых контроллерах.

Цель изобретени  - повышение надежности и расширение функциональных возможностей транзисторного ключа за счет уменьшени  количества элементов и индикации состо ни  ключа.

На фиг.1 представлена схема транзисторного ключа; на фиг.2 - схема транзисторного ключа с расширенными функциональными возможност ми.

Транзисторный ключ содержит первый, второй, третий и четвертый транзисторы 1-4 первого типа проводимости, п тый транзистор 5 второго типа проводимости, первый и второй диоды 6, 7, стабилитрон 8, первый и второй конденсаторы 9, 10, датчик 11 тока, п ть резисторов 12... 16 и светодиод 17. база

первого транзистора 1 подключена к первым выводам первого резистора 12 и первого конденсатора 9. вторые выводы которых объединены, коллектор первого транзистора 1 соединен с выходной шиной 18 и через первый диод 6 - с первыми выводами стабилитрона 8 и второго резистора 13, эмиттер первого транзистора 1 подключен к первому выводу третьего резистора 14 и через датчик 11 тока - к общей шине 19. первому выводу второго конденсатора 10 эмиттерам второго и третьего транзисторов 2 и 3 второй вывод третьего резистора 14 соединен с вторым выводом второго конденсатора 10 коллектором п того транзистора 5 и базой транзистора 3. коллектор которого подключен к базе транзистора 5 эмиттер которого соединен с первым выводом четвертого резистора 15, коллектор четвертого транзистора 4 подключен к первому выводу п того резистора 16, первый вывод светодиода 17

СП

с

0

о

,0

С Ю

соединен с эмиттером четвертого транзистора 4 и вторым выводом второго резистора 13, второй вывод светодиода 17 подключен к второму выводу первого резистора 12 и через второй диод 7 - с базой четвертого транзистора 4 и эмиттером п того транзистора 5, база которого соединена с вторым выводом четвертого резистора 15, первый вывод которого подключен к второму выводу п того резистора 16, первый вывод которого соединен с входной шиной 20, второй вывод стабилитрона 8 подключен к второму выводу третьего резистора 14, первый вывод которого соединен с базой второго транзистора 2, коллектор которого подключен к базе первого транзистора 1. Первый и второй выводы источника 21 управл ющего сигнала соединены соответственно с входной шиной 20 и общей шиной 19, Нагрузка 22 и источник 23 питани  соединены последовательно и включены между выходной шиной 18 и общей шиной 19.

Кроме того, транзисторный ключ с расширенными функциональными возможност ми содержит шестой транзистор 24 первого типа проводимости, третий, четвертый и п тый диоды 25, 26 и 27, третий и четвертый конденсаторы 28, 29, шестой и седьмой резисторы 30, 31, эмиттер шестого транзистора 24 через третий диод 25 соединен с первыми выводами четвертого и п  го- го диодов 26, 27, шестого резистора 30, третьего конденсатора 28, второй вывод четвертого диода 26 подключен к коллектору первого транзистора 1, второй вывод п того диод  27 соединен с коллектором третьего транзистора 3, эмиттер которого подключен к второму выводу шестого резистора 30, второму выводу третьего конденсатора 28 и первому выводу четвертого конденсатора 29, второй вывод которого соединен с первым выводом седьмого резистора 31 и базой шестого транзистора 24 коллектор которого подключен к второму выводу седьмого резистора 31 и входной шине 20.

Транзисторный ключ на фиг.1 работает следующим образом. В отсутствие входного сигнала ключ обесточен, транзисторы 1...5 выключены, на коллекторе транзистора 1 высокий уровень напр жени . При увеличении уровн  напр жени  на входе ключа по переднему фронту управл ющего сигнала транзистор 4 начинает работать как эмит- терный повторитель, источником питани  которого служит источник 21 управл ющего сигнала и нагрузкой  вл ютс , в основном, цепь параллельно соединенных конденсатора 9 и резистора 12. Через светодиод 17, конденсатор 9 и резистор 12 начинает протекать ток, включающий транзистор 1. Транзистор 1 входит в режим насыщени  и через диод 6 шунтирует стабилитрон 8 прежде. чем увеличение уровн  напр жени  на

эмиттере транзистора 4 через резистор 14 подн ло бы напр жение на аноде диода 6 до величины пробо  стабилитрона 8.

Этому способствует и наличие форсирующего конденсатора 9. Напр жение пробо 

0 стабилитрона 8 выбрано на несколько вольт меньшим, чем напр жение источника 21 управл ющего сигнала, но большим, чем напр жение на коллекторе транзистора 1 во включенном состо нии, сложенное с паде5 нием напр жени  на диоде 6 от протекани  тока, задаваемого резистором 13. В диапазоне условий эксплуатации задержка включени  выходного транзистора 1 может привести к кратковременному увеличению

0 уровн  напр жени  на аноде диода 6 до величины пробо  стабилитрона 8 В этом случае предотвращение включени  транзистора 3 достигаетс  выбором соответствующей посто нной времени цепи: резистор 13

5 - конденсатор 10 Включенное состо ние ключа индицируетс  зажженным светодио- дом 17.

При по влении перегрузки по току в течение времени большем, чем посто нна 

0 цепи, определ емой конденсатором 10 и ре зистором 14. падение напр жени  на датчике 11 тока вызывает увеличение напр жени  на конденсаторе 10 и по вление тока базы транзистора 3. Одновремен5 но в силу ограничени  тока коллектора транзистора 1 (с помощью транзистора 2) напр жение на коллекторе возрастает, диод 6 запираетс , потенциал его на аноде возрастает до величины, достаточной дл  про0 бо  стабилитрона 8, и возникает дополнительна  цепь зар да конденсатора 10 через резистор 13 и стабилитрон 8. Когда напр жение на конденсаторе 10 достигает величины, достаточной дл  отпирани  тран5 зистора 3, его коллекторный ток, протекающий через резистор 15 и базу транзистора 5, вызовет отпирание транзистора 5. Коллекторный ток транзистора 5 ускорит процесс зар да конденсатора 10, процесс будет

0 лавинно нарастать, пока оба транзистора 3 и 5, образующие аналог тиристора, не откроютс . Открытые транзисторы 3 и 5 пониз т потенциал базы транзистора 4 в результате чего напр жение на его эмитте5 ре снизитс  до величины, близкой к нулю. его ток коллектора упадет до нул , светоди- од 17 погаснет, сигнализиру  о выключении ключа. При этом через переход эмиттер-база транзистора 1 течет часть тока разр да конденсатора 9. ускор юща  процессы выключени странзистора 1. Величина отрицательного импульса разр да конденсатора 9, действующа  на переход база-эмиттер транзистора 1, ограничиваетс  транзистором 2, переход щим в инверсный режим работы на врем  разр да конденсатора 9 Транзисторы 3 и 5 удерживаютс  в открытом состо нии током, протекающим через резистор 16, до тех пор, пока на вход ключа не подаетс  управл ющий сигнал. После сн ти  управл ющего сигнала схема ключа будет обесточена и через промежуток времени , достаточный дл  разр да конденсатора 10, будет вновь готова к включению.

Транзисторный ключ на фиг.2 работает, в основном, аналогично ключу на фиг.1. Отличие состоит в том, что дл  функционировани  ключа без срабатывани  цепи защиты необходимо дополнительное условие - при выключенном ключе наличие напр жени  источника 23 питани  на коллекторе выходного транзистора 1. При выключенном ключе конденсатор 28 зар жен от источника 23 питани  через диод 26, а при включенном ключе - от источника 21 управл ющего сигнала через транзистор 24 и диод 25 В этом случае диод 27 посто нно заперт и не оказывает вли ни  на схему ключа.

Если в цепи нагрузки 22 произошел обрыв , или отключилс  источник 23 питани , или возникло короткое замыкание в линии, св зывающей нагрузку 22 и источник 23 питани  с ключом, то напр жение на аноде диода 26 близко к нулю и, при отсутствии на входе ключа управл ющего сигнала, диоды 25-27 закрыты и конденсатор 28 разр жен до нулевого потенциала.

Если на вход ключа теперь подать управл ющий сигнал, то ключ сработает, но на короткое врем , необходимое на срабатывание защиты. Одновременно с транзистором 1 включаетс  транзистор 5. так как его база соединена с общей шиной 19 через диод 27 и разр женный конденсатор 28. Коллекторный ток транзистора 5 зар жает конденсатор 10 и открывает транзистор 3, что приводит к лавинообразному включению транзисторов 3 и 5. Открытые транзисторы 3 и 5 пониз т потенциал базы транзистора 4 до величины, близкой к нулю, его ток коллектора, а следовательно, и ток базы транзистора 1 упадет до нул  и ключ будет приведен в состо ние, когда транзистор 1 заперт, а защита включена

Восстановление исходного качества цепи нагрузки 22 не вызовет включени  нагрузки 22 после срабатывани  цепи защиты, так как транзистор 1 заперт. Включение нагрузки 22 возможно только после сн ти  и повторной подачи управл ющего сигнала

Предлагаемый транзисторный ключ

имеет более высокую надежность и более

широкие функциональные возможности, чем

известные, за счет уменьшени  количества

5 элементов и индикации состо ни  ключа.

Claims (2)

1. Формула изобрет е-н и   1 Транзисторный ключ, содержащий первый, второй, третий и четвертый транзи10 сторы первого типа проводимости, п тый транзистор второго типа проводимости, первый и второй диоды, стабилитрон, первый и второй конденсаторы, датчик тока и п ть резисторов, база первого транзистора

   5 подключена к первым выводом первого резистора и первого конденсатора, вторые выводы которых объединены, коллектор первого транзистора соединен с выходной шиной и через первый диод - с первыми

   0 выводами стабилитрона и второго резистора , эмиттер первого транзистора подключен к первому выводу третьего резистора и через датчик тока - к общей шине, первому выводу второго конденсатора эмиттерам

   5 второго и третьего транзисторов, второй вывод третьего резистора соединен с вторым выводом второго конденсатора, коллектором п того транзистора и базой третьего транзистора коллектор которого подклю0 чен к базе п того транзистора, эмиттер которого соединен с первым выводом четвертого резистора коллектор четвертого транзистора подключен к первому выводу п того резистора, отличающийс  тем.

   5 что, с целью повышени  надежности и расширени  функциональных возможностей, введен светодиод, первый вывод которого соединен с эмиттером четвертого транзистора и вторым выводом второго резистора,

   0 второй вывод светодиода подключен к второму выводу первого резистора и через второй диод - к базе четвертого транзистора и эмиттеру п того транзистора, база которого соединена с вторым выводом четвертого ре5 зистора, первый вывод которого подключен к второму выводу п того резистора первый вывод которого соединен с входной шиной, второй вывод стабилитрона подключен к второму выводу третьего резистора, первый

   0 вывод которого соединен с базой второго транзистора, коллектор которого подключен к базе первого транзистора
2. 2. Ключ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что. с целью расширени  функциональных

   5 возможностей, введены шестой транзистор первого типа проводимости, третий, четвертый и п тый диоды, третий и четвертый конденсаторы , шестой и седьмой резисторы, эмиттер шестого транзистора через третий диод соединен с первыми выводами четвертого и п того диодов, шестого резистора, третьего конденсатора, второй вывод четвертого диода подключен к коллектору первого транзистора, второй вывод п того диода соединен с коллектором третьего транзистора.-эмиттер которого подключен к второму выводу шестого резистора, второму выводу третьего конденсатора и первому выводу четвертого конденсатора, второй вывод которого соединен с первым выводом седьмого резистора и базой шестого транзистора , коллектор которого подключен к второму выводу седьмого резистора и входной шине.

   18 / Я

   Фиг,1

   Фиг. 2