SU1742933A1

SU1742933A1 - Устройство дл защиты переключающего транзистора от короткого замыкани в нагрузке

Info

Publication number: SU1742933A1
Application number: SU904877526A
Authority: SU
Inventors: Олег Леонидович Сидорович; Александр Иванович Черников
Original assignee: Львовский Научно-Исследовательский Радиотехнический Институт
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1992-06-23

Abstract

Использование: в бесконтактной коммутационно- защитной аппаратуре. Сущность изобретени : устройство содержит переключающий транзистор 1, транзистор 2, компараторы напр жений 4 и 5, элемент НЕ 6, конденсатор 7, элемент 2 И-НЕ 8, формирователь 9 коротких импульсов низкого уровн по фронту входного сигнала, формирователь 10 коротких импульсов низкого уровн по срезу входного сигнала. RS-триг- гер 11, резисторы 12-15. 1 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам защиты силовых транзисторных ключей от коротких замыканий в нагрузке и может быть использовано в бесконтактной коммутационно-защитной аппаратуре.

Известно устройство для защиты переключающего транзистора, содержащее датчик тока в цепи эмиттера защищаемого транзистора и вспомогательный транзистор, база которого через резистор соединена с датчиком тока, а через второй резистор и диодный ключ - с коллектором защищаемого транзистора, причем эмиттер-коллектор вспомогательного транзистора включен параллельно эмиттеру-базе защищаемого транзистора, дополнительный резистор, включенный между базами защищаемого и вспомогательного транзисторов.

Известно также устройство, содержащее датчик тока в цепи эмиттера защищаемого транзистора и вспомогательный транзистор, база-эмиттер которого подключен параллельно датчику тока, а коллектор подключен к базе защищаемого транзистора.

Недостатком известного устройства является низкий КПД 'за счет рассеиваемой мощности в датчике тока.

Цель изобретения - повышение КПД устройства.

Использование изобретения позволит повысить КПД на 25% по сравнению с известным устройством при одинаковых режимах работы.

Для повышения КПД устройства в него введены новые элементы, а именно: два компаратора, логический элемент НЕ, логический элемент 2И-НЕ, формирователь коротких импульсов низкого уровня по срезу входного сигнала, формирователь коротких импульсов низкого уровня по фронту входного сигнала, RS-триггер с инверсными входами, конденсатор, дополнительные резисторы и их связи.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство защиты содержит переключающий транзистор 1, второй транзистор 2, нагрузку 3, компараторы 4 и 5 напряжения, логический элемент НЕ 6, конденсатор 7, логический элемент 2И-НЕ 8, формирователь 9 коротких импульсов низкого уровня по фронту входного сигнала, формирователь 10 коротких импульсов низкого уровня по срезу входного сигнала, RS-триггер 11 с инверсными входами, резисторы 12-15, управляющую шину 16, шину 17 питания и общую шину 18.

Переключающий транзистор 1 подключен эмиттером к общей шине 18, к которой также подсоединены эмиттер второго транзистора 2 и первый вывод конденсатора 7. Коллектор переключающего транзистора 1 подсоединен к первому выводу нагрузки 3 и измерительным входам компараторов 4 и 5, причем на входы опорных сигналов компараторов 4 и 5 подаются опорные напряжения Uoni и Uon2 соответственно. Выход первого компаратора 4 соединен с входом логического элемента НЕ 6, выход которого соединен с первым входом логического элемента 2И-НЕ 8, выход которого соединен с входом формирователя 10 коротких импульсов низкого уровня по срезу входного сигнала, выход которого подключен к S-входу RS-триггера с инверсными входами 11 и к первому выводу резистора 13, а R-вход триггера 11 подключен к первому выводу резистора 13 и выходу формирователя 9 коротких импульсов низкого уровня по фронту входного сигнала, вход которого подключен к управляющей шине 16 и первому выводу резистора 14, второй вывод которого соединен с базой переключающего транзистора 1 и коллектором второго транзистора 2, база которого через резистор 15 подключена к прямому выходу триггера 11. Вторые выводы резисторов 12 и 13, подключены к источнику + Е питания микросхем . а второй вывод нагрузки 3 подключен к шине 17 питания.

Формирователь коротких импульсов низкого уровня по фронту входного сигнала реализован по известной схеме: Формирователь коротких импульсов низкого уровня по срезу входного сигнала реализован также по известной схеме.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при подаче питания на шину 17 транзистор 1 закрыт, его коллектор и измерительные входы компараторов 4 и 5 находятся под потенциалом питания. Опорное напряжение компаратора 4 должно быть больше напряжения насыщения транзистора 1, но меньше определенного значения напряжения, соответствующего напряжению коллектор-эмиттер транзистора 1, находящегося в активном режиме. Опорное напряжение компаратора 5 1)_Оп2 должно быть больше определенного значения, соответствующего напряжению коллектор-эмиттер транзистора 1, находящегося в активном режиме, но меньше напряжения питания устройства. На выходах компараторов 4 и 5 устанавливается нулевой потенциал, потому что напряжение питания больше U_oni и больше Uon2. На пер вый вход логического элемента 2И-НЕ 8 подается сигнал компаратора 4, инвертированный логическим элементом 6, а на второй вход - сигнал компаратора 5. В результате на входе второго формирователя импульсов появляется сигнал, соответствующий переходу от низкого уровня к высокому.

На выходе формирователя 10 коротких импульсов низкого уровня по срезу входного сигнала изменения сигнала не происходит, следовательно, на входах триггера 11 R и S присутствует напряжение высокого уровня, и с выхода триггера на базу второго транзистора 2 через резистор 15 подается напряжение низкого уровня, которое удерживает транзистор 2 в закрытом состоянии.

В момент подачи входного сигнала на управляющую шину 16, соответствующего переходу входного напряжения от низкого уровня к высокому, срабатывает формирователь 9 коротких импульсов низкого уровня по фронту входного сигнала й на R-входе триггера 11 появляется короткий импульс низкого уровня, таким образом дублируется обнуление триггера 11. Одновременно входной сигнал подается на базу переключающего транзистора 1 и он переходит в режим насыщения, при этом на выходах компаратора устанавливается сигнал низкого уровня. На первом входе логического элемента 2И-НЕ 8 высокий уровень напряжения. В результате на выходе логического элемента 2И-НЕ 8 уровень сигнала не изменяется и не изменяется состояние формирователя 10 коротких импульсов низкого уровня по срезу входного сигнала и триггера 11. Второй транзистор 2 остается закрытым.

В случае короткого замыкания в нагрузке 3 переключающий транзистор 1 выходит из насыщения в область активного режима работы, при этом при достижении напряжением коллектор-эмит гер транзистора 1 величины, превышающей выбранное значение опорного напряжения компаратора 4 Uon. на выходе компаратора 4 устанавливается напряжение низкого уровня, которое после инвертирования логическим элементом НЕ 6 поступает на первый вход логического элемента 2И-НЕ 8, на второй вход последнег'о поступает высокий Потенциал с выхода компаратора 5, так как величина Uon2 больше величины напряжения коллектор-эмиттер транзистора 1, находящегося в области активного режима работы. На выходе логического элемента 2И-НЕ 8 напряжение изменяется от высокого уровня к нулевому, при этом формирователь коротких импульсов низкого уровня по срезу входного сигнала 10 вырабатывает короткий импульс низкого уровня, подаваемый на S-вход триггера 11. На прямом выходе триггера 11 устанавливается высокий уровень напряжения, которым открывается транзистор 2. Открытие транзистора 2 шунтирует база-эмиттерный переход транзистора 1 и запирает его. После устранения короткого замыкания для повторного запуска переключающего транзистора 1 необходимо снять сигнал с управляющего входа и вновь подать его.При включении устройства в момент перехода переключающего транзистора 1 из режима отсечки в режим насыщения напряжения коллектор-эмиттер изменяется от напряжения питания до напряжения насыщения транзистора и какое-то время его значение находится в зоне U_On2 и Uoni, что соответствует режиму короткого замыкания, и это способно вызвать ложное срабатывание схемы защиты. Для исключения ложных срабатываний вводится конденсатор 7, который дает кратковременную задержку поступления сигнала высокого уровня на первый вход логического элемента 2И-НЕ 8 в момент включения переключающего транзистора 1.

Claims

Формула изобретения

Устройство для защиты переключающего транзистора от короткого замыкания в нагрузке, содержащее транзистор, коллектор которого предназначен для подключения к базе переключающего транзистора, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД устройства, .введены два компаратора напряжений, элемент НЕ, элемент 2И-НЕ, конденсатор, формирователь коротких импульсов низкого уровня по фронту входного сигнала, формирователь коротких импульсов низкого уровня по срезу входного сигнала, RS-триггер с инверсными входами и два резистора, причем измерительные входы компараторов напряжений предназначены для подключения к коллектору переключающего транзистора, а другие входы компараторов подключены к соответствующим источникам опорного напряжения, выход первого компаратора соединен с входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента 2И-НЕ, выход второго компаратора соединен с вторым входом элемента 2И-НЕ, выход которого соединен с входом формирователя коротких импульсов низкого уровня по срезу входного сигнала, выход которого соединен с S-входом триггера, Rвход которого соединен с выходом формирователя коротких импульсов низкого уровня по фронту входного сигнала, вход которого подключен к управляющей шине и через первый резистор предназначен для подключения к базе переключающего транзистора, прямой выход триггера через второй резистор подключен к базе 5 транзистора, эмиттер которого предназначен для подключения к эмиттеру переключающего транзистора, при этом конденсатор включен между выходом элемента НЕ и общей шиной.