SU1767672A2 - Транзисторный ключ с защитой от короткого замыкани - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : устройство содержит переключающий транзистор 1,вспомогательный транзистор 3, шесть резисторов 4,5,8,11,17,19, диодный ключ 7, конденсатор 6, два компаратора 13,14 напр жений , элемент НЕ 15, элемент И-НЕ 16, дополнительный транзистор 18. 1-16- 17-18-19-6-3-1. 1 ил.

Description

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

Известен транзисторный ключ с защитой от короткого замыкания, содержащий переключающий транзистор, коллектор которого включен последовательно с цепью нагрузки, а база через резистор соединена с управляющим входом и коллектором вспомогательного транзистора* база которого соединена через первый рЪистор эмиттером переключающего транз’истора и с дополнительным резистором, причем эмиттер вспомогательного транзистора соединен с общим входным выводом и выводом конденсатора. другой вывод которого соединен с анодом диодного ключа и вторым резистором,эмиттер переключающего транзистора соединен с общей шиной, дополнительный резистор - с анодом диодного ключа, катод которого соединен о коллектором переключающего транзистора, а второй резистор с управляющим выводом.

Недостатком известного транзисторного ключа является низкое быстродействие срабатывания защиты.при коротком замыкании в нагрузке из-за значительного времени задержки срабатывания вспомогательного транзистора, обуслов-. ленного наличием резистивно-емкостной цепочки на входе вспомогательного транзистора.

Цель изобретения - повышение быстродействия защиты транзисторного ключа.

Для повышения быстродействия защиты устройства в него введены два компаратора напряжений, элемент НЕ, элемент 2И-НЕ, третий и четвертый резисторы, дополнительный транзистор и их связи.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства.

Транзисторный ключ содержит переключающий транзистор 1, нагрузку 2, вспомогательный транзистор 3, резисторы 4,5, конденсатор 6, диодный ключ 7, резистор 8, управляющий вход 9 устройства, общую шину 10. резистор 11, шину 12 питания, компараторы 13 и 14, элемент НЕ, элемент2И-НЕ 16. резистор 17, дополнительный транзистор 18 и резистор 19.

Переключающий транзистор 1 присоединен эмиттером к общей шине 10 устройства, к которой также подсоединены первый вывод конденсатора 6, первый вывод резистора 4 и эмиттер вспомогательного транзистора 3, база которого соединена с вторым выводом конденсатора 6, анодом диодного ключа 7 и первыми выводами резисторов 8 и 19. Второй вывод резистора 8 соединен с эмиттером дополнительного транзистора 18, управляющим входом 9 устройства и вторым выводом резистора 11, первый вывод которого соединен с коллектором вспомогательного транзистора 3 и базой переключающего транзистора 1,к коллектору которого присоединены катод диодного ключа 7, первый вывод нагрузки 2 и измерительные входы компараторов 13,14 напряжения, причем выход первого компаратора 13 напряжения соединен с входом элемента НЕ 15, выход которого соединен с входом элемента 2ИНЕ 16, а выход второго компаратора'14 напряжения соединен с вторым входом элемента 2И-НЕ 16, выход которого через резистср 17 соединен с управляющим входом дополнительного транзистора 18, коллектор которого соединен с вторым выводом резистора 19. Второй вывод нагрузки 2 подключен к шине 12 питания устройства. Измерительные входы компараторов 13,14 соединены с коллектором переключающего транзистора 1, другие входы компараторов 13,14 соединены с соответствующими клеммами для подключения источников опорного напряжения Uoni И Uon2.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии транзистор 1 закрыт, его коллектор и измерительные входы компараторов 13,14 находятся под потенциалом питания.. Опорное напряжение компаратора 13 должно быть больше напряжения насыщения транзистора 1, но меньше определенного значения напряжения, соответствующего напряжению коллектор-эмиттер транзистора 1, находящегося в активном режиме работы. Опорное напряжение компаратора 14 должно быть больше определенного значения напряжения, соответствующего напряжению коллектор-эмиттер транзистора 1, находящегося в активном режиме, но меньше напряжения питания устройства. На первый вход элемента 2И-НЕ подается сигнал компаратора 13, инвертированный элементом НЕ 15, а на второй вход - сигнал компаратора 14. В результате на выходе элемента 2И-НЕ 16 появляется высокий уровень напряжения, который удерживает дополнительный транзистор 18 в закрытом состоянии.

При поступлении открывающего сигнала управления на вход 9 устройства переключающий транзистор 1 переходит в режим насыщения. При этом вспомогательный транзистор 3 закрыт, так как на его базе потенциал нарастает по мере заряда конденсатора 6. При насыщении переключаю5 щего транзистора открывается диодный ключ 7, и заряд конденсатора 6 рассасывается через открытый транзистор 1, что предотвращает нарастание потенциала на базе вспомогательного транзистора 3 и его насы- 5 щение. Напряжение насыщения транзистора 1 поступает на измерительные входы компараторов 13 и 14, сравнивается с Uoni и Uon2 и на выходах компараторов 13,14 устанавливается напряжение высокого уровня. Сигнал с выхода компаратора 13 инвертируется элементом НЕ 15 и поступает на первый вход элемента 2И-НЕ 16, а на второй вход элемента 2И-НЕ 16 подается сигнал с выхода компаратора 14. В результате на выходе элемента 16 сохраняется высокий уровень напряжения, и дополнительный транзистор 18 удерживается в закрытом состоянии.

При коротком замыкании в нагрузке 2 20 переключателей транзистор 1 выходит из насыщения в область активного режима работы. При этом при достижении напряжением коллектор-эмиттер транзистора 1 величины, превышающей выбранное значе- 25 ние опорного напряжения компаратора 13 Uoni. на выходе компаратора 13 устанавливается напряжение низкого уровня, которое после инвентирования элементом НЕ 15 поступает на первый вход элемента 2И-НЕ 16. 30 Напряжение на выходе компаратора 14 и, соответственно, на втором входе элемента 2И-НЕ 16 не изменяется, в результате чего на выходе элемента 16 устанавливается напряжение низкого уровня, которое поступа- 35 ет на управляющий вход дополнительного транзистора 18 и открывает его. Конденсатор 6 оказывается подключенным к управляющему входу 9 устройства через результирующее сопротивление параллельно соединенных резисторов 8 и 19. Диодный ключ 7 закрывается возросшим напряжением коллектор-эмиттер транзистора 1. и конденсатор 6 заряжается до потенциала. необходимого для включения 45 вспомогательного транзистора 3, который входит в насыщение, шунтирует базовый переход переключающего транзистора 1, и он закрывается. При этом закрывается дополнительный транзистор 18. Конденсатор 6 подзаряжается через резистор 8 и удерживает транзистор 3 в открытом состоянии. После снятия короткого замыкания с нагрузки 2 схема остается в устойчивом закрытом состоянии до снятия входного сигнала.

При включении устройства в момент перехода транзистора 1 из состояния отсечки в состояние насыщения при· подаче управляющего сигнала дополнительный транзистор 18 остается закрытым, так как время 15 включения транзистора 1 меньше суммарного времени срабатывания компаратора 13,14, элементов 15,16 и транзистора 18. Поэтому цепь, состоящая из транзистора 18 и резистора 19, не влияет на включение устройства при отсутствии короткого замыкания.

Claims (1)

1. Формула изобретения Транзисторный ключ с защитой от короткого замыкания по авт. св. № 1310980, отличающийся тем, что,- с целью повышения быстродействия защиты от коротких замыканий, дополнительно введены два компаратора напряжений, элемент НЕ, элемент 2И-НЕ. третий и четвертый резисторы и дополнительный транзистор, причем измерительные входы компараторов соединены с коллектором переключающего транзистора, другие входы компараторов с соответствующими клеммами для подключения источников 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

   40 входом элемента 2И-НЕ, выход которого че- рез третий резистор подключен к управляющему входу дополнительного транзистора, ' эмиттер которого соединен с управляющим входом ключа, а коллектор через четвертый резистор соединен с анодом диодного ключа.

   Редактор Составитель .0.Сидорович Техред М.Моргентал Корректор Т.Вашкович Заказ 3557 Тираж Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101