SU1734204A1 - Формирователь тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в схемах управлени  светодиодными индикаторами . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем обеспечени  режимов коммутации втекающих и вытекающих токов. При подаче на вход усилител  3 нулевого сигнала открываетс  его нижнее плечо на транзисторах 10 и 13. Транзистор n-p-п закрыт. В результате выходные шины подключаютс  к шине 6 через токоза- дающий резистор и нижнее плечо усилител  3, которое работает в режиме коммутации втекающего тока. При подаче на входную шину единичного сигнала открываетс  верхнее плечо усилител  3 на транзисторах 11 и 12, а также n-p-п транзистор. Выходна  шина канала оказываетс  подключенной к шине питани  через n-p-п транзистор, т.е. канал работает в режиме коммутации вытекающего тока.4 ил. 7 Ё

Description

//

3

12

/

о/9 -О

-

/о

а

ife

IO J

Изобретение относитс  к автоматике и может быть использовано в схемах управлени  светодиодными индикаторами.

Известны формирователи тока возбуждени  светодиодов, содержащие транзисторные ключи и последовательно включенные с их нагрузкой токозадающие резисторы и обеспечивающие динамический режим управлени  полупроводниковыми знакосинтезирующими индикаторами.

Недостатком известных формирователей тока  вл ютс  ограниченные функциональные возможности, так как каждый ключ с последовательно включенным резистором можно использовать дл  коммутации тока возбуждени  одного светодиода, дл  коммутации тока возбуждени  группы светодиодов индикаторного табло при групповой развертке используетс  ключ без последовательно включенного токозадающего резистора . Дл  адресации светодиодов по перекрестной схеме требуютс  оба типа ключей. При этом один из них должен быть ключом втекающего тока, другой - ключом вытекающего тока, однако направление тока через ключи в известном формирователе не может быть изменено.

Номинал токозадающего резистора определ етс  значением импульсного тока возбуждени  светодиода и при нарушении режима развертки может оказатьс  недостаточным дл  предотвращени  выхода светодиода из стро  в результате перегрузки. Известные формирователи не обеспечивают защиту светодиодов от перегрузки.

Наиболее близким к предлагаемому устройству  вл ютс  многоканальные ключи - формирователи тока, содержащие в своем составе ключи втекающего тока, ключи вытекающего тока и токозадающие резисторы . Функциональные возможности ключей К545КТ1 также ограничены возможностью использовани  их в схеме управлени  с адресацией светодиодов по перекрестной схеме . В схемах адресации по шинам с трем  состо ни ми ключи К545КТ1 использоватьс  не могут, так как направление тока через ключи не может быть изменено. Защиту светодиодов от перегрузки формирователь тока на микросхеме К545КТ1 также не обеспечивает.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в формирователь тока, содержащий в каждом канале транзистор и резистор, причем база коллектор транзистора подключены соответственно к первому выводу резистора и шине питани , а эмиттер соединен с соответствующей выходной шиной, введены блок вольтдобавки и в каждый канал двухтактный усилитель, вход которого подключен к соответствующей входной шине, а выход соединен с базой транзистора и соответствующим входом блока вольтдобавки , эмиттер транзистора подключен к второму выводу резистора, первый и второй питающие выводы двухтактного усилител  соединены соответственно с общей шиной и выходом блока вольтдобавки, питающий

вывод которого подключен к шине питани . Введение двухтактных усилителей позвол ет обеспечить возможность работы каждого из каналов формировател  как в режиме коммутации втекающего тока, так и в

режиме вытекающего тока. Введение блока вольтдобавки позвол ет уменьшить вытекающий ток формировател  до безопасной величины при нарушении раз вертки,т.е. обеспечивает зашиту светодиодов от перегрузки.

Дополнительным положительным эффектом введени  блока вольтдобавки  вл етс  уменьшение остаточного напр жени  и уменьшение рассеиваемой мощности на транзисторных ключах.

На фиг. 1 приведена структурна  схема

предлагаемого формировател  тока; на фиг. 2 - пример практической реализации двухтактного усилител ; на фиг. 3 - пример практической реализации блока вольтдобавки,

на фиг. 4 - временные диаграммы сигналов на входах и выходе блока вольтдобавки.

Формирователь тока содержит п-р-п- транзисторы 1, токозадающие резисторы 2, двухтактные усилители 3, блок 4 вольтдобавки , шину 5 питани , общую шину 6 нулевого потенциала, шину 7 питани  двухтактных усилителей 3, соединенную с выходом блока 4 вольтдобавки входные шины 8 и выходные шины 9 (фиг. 1).

Двухтактный усилитель 3 содержащий p-n-р -транзисторы 10 и 11, п-р-п - транзисторы 12 и 13, резистор 14 (фиг. 2).

Блок 4 вольтдобавки содержит диоды 15, резисторы 16 и 17, двухтактный усилитель на

п-р-п-транзисторах 18 и 19 и р-п-р-транзисто- ра 20 и 21, конденсатор 22, диод 23.

Формирователь тока работает следующим образом.

На входы 8 формировател  тока поступают логические сигналы кода с трем  состо ни ми: 1 - высокий уровень потенциала; О - низкий уровень потенциала; оо - высокоимпедансное состо ние Кажда  кодова  комбинаци  содержит один сигнал 1 и несколько сигналов О и оо ,

Сигнал 1 подаетс  на один из выходов , сигналы О и оо подаютс  на остальные входы формировател .

Работа одного из каналов формировател  тока. При высокоимпедансном состо нии оо на входе двухтактного усилител  3 на его выходе также имеет место высоко- импедансное состо ние, так как оба плеча усилител  закрыты и ток через подключенный к его выходу резистор 2 не протекает, транзистор 1 закрыт.

При подаче на вход двухтактного усилител  (фиг. 2) сигнала О открываетс  нижнее плечо двухтактного усилител  на транзисторах 10 и 13, при этом верхнее плечо на транзисторах 11 и 12 остаетс  закрытым , остаетс  закрытым и транзистор 1. В результате выход 9 канала формировател  оказываетс  подключенным к общей шине 6 через резистор 2 и нижнее плечо двухтактного усилител  3, которое при этом работает в режиме коммутации втекающего тока, величина которого ограничиваетс  сопротивлением резистора 2.

При подаче на вход 8 двухтактного усилител  3 сигнала 1 закрываетс  нижнее плечо и открываетс  верхнее плечо на транзисторах 11 и 12, вытекающим током верхнего плеча двухтактного усилител  открываетс  подключенный к его выходу транзистор 1. В результате выход 9 канала формировател  оказываетс  подключенным к шине 5 питани  через транзистор 1, канал работает в режиме коммутации вытекающего тока.

Таким образом, состо ние ключей канала формировател  тока полностью определ етс  сигналами на его входе: при сигнале 1 формируетс  вытекающий ток; на сигнале О формируетс  втекающий ток; при состо нии оо на входе выходна  цепь устанавливаетс  в высокоимпедансное состо ние .

Остальные каналы предлагаемого формировател  тока работают аналогично.

При адресации по шинам с трем  состо ни ми к каждой паре шин может подключатьс  пара антипараллельно соединенных светодиодов. При этом дл  каждой кодовой комбинации на входах формировател  засвечиваютс  те светодиоды, аноды которых подключены к выходу канала, на вход которого подан сигнал 1, а катоды подключены к выходам каналов, на входы которых поданы сигналы О. Светодиоды, катоды которых подключены к выходам каналов с высокоимпедансным состо нием оо , не засвечиваютс .

Через транзистор 1 канала, наход щегос  в состо нии 1, протекает суммарный ток всех возбуждаемых светодиодов. Через резисторы 2 и двухтактные усилители 3 ка0

5

0

налов, наход щихс  в состо нии О, протекают токи отдельных светодиодов.

В процессе развертки индикаторного табло с адресацией по шинам с трем  состо ни ми кодовые комбинации на входах фор- мировател  мен ютс , в процессе регенерации изображени  на табло кажда  кодова  комбинаци  периодически повтор етс  через N тактов.

На каждый вход формировател  периодически поступают сигналы 1, этот период  вл етс  периодом развертки Тразв, причем

Тразв Тразв N,

где Тразв - длительность такта развертки;

N - количество шин адресации.

Очевидно, что длительности ти периодически поступающих сигналов 1 не должна превосходить длительность такта развертки

«.- Тразв ьи- ьразв - ц

В предлагаемом формирователе

25

Ти

2N

Дл  четырехканального формировател  (N 4) скважность импульсов возбуждени 

8

Баланс напр жений дл  цепи питани  возбуждаемого светодиода можно записать в виде

U пит UR + Unp + UOCT + UOCA (1), где Кпит - напр жение питани ;

UR Inp- R - падение напр жени  на токозадающем резисторе;

Inp - пр мой ток возбуждени  светодиода;

R - сопротивление токозадающего резистора;

Unp - пр мое падение напр жени  на светодиоде;

UOCT - остаточное напр жение на откры- том транзисторе 1;

и0сд - остаточное напр жение на нижнем плече двухтактного усилител  3. Из (1) получают

Inp R Упит - Unp - UOCT - Uocfl(2)

Из составл ющих баланса напр жений

в правой части выражени  (2) лишь составл юща  UOCT относитс  к цепи, через которую протекает не только ток рассматриваемого светодиода, но и ток других одновременно

возбуждаемых светодиодов. Дл  независимости  ркости свечени  светодиодов табло от количества одновременно включаемых светодиодов при групповой развертке требуетс  обеспечить минимальную зависимость протекающеготока от UOCT, т.е. уменьшить DOCT. Уменьшение остаточного напр жени  UOCT может быть достигнуто использованием повышенного напр жени  питани  двухтактных усилителей.

В предлагаемом формирователе тока повышенное напр жение питани  двухтактных усилителей создаетс  с помощью спе- циального блока 4 вольтдобавки, формирующего пульсирующее напр жение питани  двухтактных усилителей таким образом , что максимум пульсирующего напр жени  приходитс  как раз на те интервалы времени, когда на входы двухтактных усилителей приход т сигналы 1, на этих интервалах времени остаточное напр жение UOCT открытых транзисторах 1 минимально.

На фиг. 3 приведена принципиальна  схема одного из возможных вариантов практической реализации блока вольтдобавки дл  четырехканального формировател  тока.

На фиг. 4 показаны временные диаграммы сигналов во входных цеп х и на выходе блока вольтдобавки.

Диаграммы а, б, в, г - токи через входные диоды 15 блока 4 вольтдобавки. Диаграмма д - напр жение на резисторе 16, диаграмма е - напр жение на выходе блока 4 вольтдобавки, т.е. на шине 7 питани  двухтактных усилителей 3.

Выходные сигналы двухтактных усилителей 3 всех каналов предлагаемого формировател  тока подаютс  на входы блока 4 вольтдобавки. При наличии сигнала 1 на входе 8 формировател  через соответствующий диод 15 и резистор 1 б блока 4 течет ток, создающий на резисторе 16 падение напр жени ,  вл ющеес  входным сигналом дл  двухтактного усилител  на транзисторах 18-21. Временное положение сигналов 1 на входах формировател  соответствует временным диаграммам а, б, в, г на фиг. 4, где Тразв - длительность цикла развертки; Тразв - длительность такта развертки; гпр - длительность импульса развертки.

Дл  четырехканального формировател 

Тразв 4 Тразв, Тпр - Тразв

При указанных временных соотношени х входных сигналов на резисторе Сформируетс  сигнал, по форме близкий к меандру (на фиг. 4 диаграмма д). Падение напр жени  на резисторе 6 через резистор 17 поступает на двухтактный усилитель на п-р-п-транзисторах 18 и 19 и р-п-р-транзи- сторах 20 и 21 (фиг. 3). Выходное напр жение двухтактного усилител  через конденсатор 22 подаетс  на входы блока 4 вольтдобавки, подключенный к шине 7 питани  верхних плеч входных двухтактных усилителей 3. В результате сложени  выходного напр жени  двухтактного усилител  блока 4 вольтдобавки с напр жением питани , поступающим от шины 5 питани  через диод 23 на выходе блока 4 вольтдобавки имеетс  пульсирующее напр жение, вид которого показан на диаграмме е фиг. 4, причем амплитуда этого напр жени  больше

напр жени  на. шине 5, т.е. имеет место вольтдобавки.

В результате вольтдобавки остаточное напр жение UOCT открытого транзистора 1 уменьшаетс  до величин 0,2-0,3 В, что позвол ет увеличить перепад напр жений между выходами формировател , а также уменьшить мощность рассе ни  на транзисторах 1.

Предлагаемое устройство предназначено дл  возбуждени  светодиодов в импульсном режиме, при этом значение импульсного пр мого тока пр.имп устанавливаетс  с помощью резистора 2 в соответствии с выражением

1

1пр.имп --иг (UnMT- Unp - UocT.min - UOCA), (3).

где пр.имп - импульсный пр мой ток возбуждени  светодиода;

UOCT.MMH - остаточное напр жение транзистора 1 при использовании вольтдобавки. В правой части выражени  (3) составл юща  Unp зависит только от Пр, поэтому не представл ет интереса с точки зрени  управлени  пр мым током 1Пр.

Из двух оставшихс  составл ющих баланса напр жений при посто нном Unm составл юща  UOCT более интересна, чем и0сд, так как изменение UOCT оказывает вли ние на изменение тока Пр сразу группы светодиодов . Дл  уменьшени  Пр составл юща  UOCT должна быть увеличена. Это и происходит при пропадании напр жени  вольтдобавки во врем  нарушени  развертки, когда на входах 8 формировател  устанавливаетс  статическа  кодова  комбинаци  сигналов 1, О и оо . Тогда на выходе блока 4 вольтдобавки, т.е. на шине 7 питани  двухтактных усилителей 3, устанавливаетс  напр жение

UnMT-Ay UflHT - Ufl UnHT,

где ипит.ду - напр жение на шине 7 питани  двухтактных усилителей без вольтдобавки;

ипит - напр жение на шине 5 питани ;

UA - падение напр жени  на диоде 23 блока вольтдобавки.

В результате соответствующий транзистор 1 устанавливаетс  в открытое состо ние с меньшей степенью насыщени  с остаточным напр жением, большим UOCT.MHH. вследствие перераспределени  напр жений уменьшаетс  падение напр жени  Inp R, и в соответствии с выражением (3) уменьшаетс  пр мой ток Пр через светоди- од. Если ток 1Пр уменьшаетс  до значени ,  вл ющегос  допустимым в статическом ре- жиме, то это означает, что обеспечиваетс  защита светодиода от перегрузки при нарушении развертки.

Таким образом, введение блока 4 воль- тдобавки позвол ет не только уменьшить рассеиваемую мощность на транзисторных ключах формировател  и увеличить перепад напр жений без использовани  дополнительных источников питани , но и позвол ет исключить перегрузку светодиодов, возбуждаемых в импульсном режиме, при нарушени х развертки. При этом защита от перегрузки реализуетс  непосредственно в узле формировани  токов возбуждени .

Предлагаемый формирователь тока мо- жет быть использован и в схемах управлени  светодиодным табло с адресацией по перекрестной схеме, когда часть каналов работает в режиме коммутации вытекающего тока, а друга  часть - в режиме коммутации втекаю- щего тока. Таким образом, предлагаемый формирователь тока имеет более широкие функциональные возможности, чем известное устройство, так как обеспечивает возможность адресации светодиодов не только по перекрестной схеме, но и адресацию по шинам с трем  состо ни ми, исключа  при этом

перегрузки светодиодов при нарушении развертки.

Область применени  предлагаемого формировател  тока не ограничиваетс  устройствами управлени  светодиодными индикаторами , предлагаемый формирователь тока может примен тьс  в различных схемах управлени  коммутацией элементов разветвленных цепей, а т.ч. с изменением направлени  протекающего через нагрузку тока.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Формирователь тока, содержащий в каждом канале транзистор и резистор, база и коллектор транзистора подключены соответственно к первому выходу резистора и шине питани , а эмиттер соединен с соответствующей выходной шинойГ отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, введены блок вольтодобавки и в каждый канал двухтактный усилитель, вход которого подключен к соответствующей входной шине, а выход соединен с базой транзистора и соответствующим входом блока вольтодобавки, эмиттер транзистора подключен к второму выводу резистора, первый и второй питающие выводы двухтактного усилител  соединены соответственно с общей шиной и выходом блока вольтодобавки, питающей вывод которого подключен к шине литани .

   фиг.1

   +1Г/ШЛ1. О

   + Unum.(5B)

   IpaaS.

   в

   ЛЛЛЛПЛЛПШШЛЛ

   плллшшлллллг

   Фиг. 4