SU379052A1 - ТРАНЗИСТОРНЫЙ ключ - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматизации производственных процессов и может быть использовано в однокаскадных ключевых транзисторных устройствах и в выходных каскадах многоканальных транзисторных ключей.

Известные ключевые устройства на транзисторах , в цепь эмиттер-коллектор которых включена нагрузка, не обеспечивают защитного отказа. При пробое, обрыве перехода коллектор-эмиттер транзистора и при других повреждени х нагрузка, например электромагнитное реле, не отключаетс , что может быть причиной аварии. Не обеспечиваетс  отключение нагрузки и при входном сигнале, значительно превышающем номинальные.

Целью предлагаемого изобретени   вл етс  повыщение надежности работы устройства и защита его от перегрузок.

Дл  этого параллельно нагрузке подключен переключающийс  диод и защитный элемент, например конденсатор, точка соединени  которых с нагрузкой подключена к источнику питани  через резистор.

На чертеже приведена схема предлагаемого транзисторного ключа.

Коллекторно-эмиттерный переход ключевого транзистора 1 и нагрузка 2, защунтированна  конденсатором 3, соединены последовательно. Нагрузкой могут быть обмотки электромагнитного реле, реле с магнитоуправл емым контактом , обмотка управлени  магнитного усилител  или логического элемента автоматики; входна  цепь преобразовател  посто нного тока в переменный. Параллельно нагрузке 2

включаетс  резистор 4, полупроводниковый днод 5 и переключающийс  диод 6. Точка соединени  диодов через резистор 7 подключаетс  к источнику коллекторного напр жени . Резистор 4 служит дл  компенсации

разброса напр жений переключе 1и  диода 6. Величина его выбираетс  такой, чтобы сумма номинального напр жени  на нагрузке на резисторе 4 была на 3-5 е меньще иапр жепи  переключени  диода 5при напр л :ении в 12-30

0 источника питани  коллекторной цени. Диод 5 уменьщает коллекторный ток транзистора / при отсутствии входного сигнала. Дл  этой же цели вместо диода может примен тьс  стабилитрон или переключающийс  диод. Резистор

7 ограничивает коллекторный ток транзистора / и ток неуправл емого диода 6, а резисторы 8 и 9 предназначены дл  термостабилизацин режима и ограничени  тока базы транзистора. Позицией 10 обозначен дополнительный транзистор , позицией 11 его нагрузка. Резисторы 12 и 13 аналогичны по назначению резисторам 8 и 9. Входной транзистор обозначен позицией 14, а его нагрузка - позицией 15. Резисторы 16 и 17 служат дл  термостабилизации режима

и ограничени  тока базы транзистора 14. Позици ми 18, 19, 20 и 2/ обозначены соответственно зажимы источников входного сигнала и коллекторного напр жени . Термостабилизаци  режима транзисторов осуществл етс  за счет применени  в цепи база-эмиттер сопротивлени  с отрицательным температурным коэффициентом или другим способом.

Транзисторный ключ работает следующим образом.

Транзистор / работает в режиме «закрыт полностью - не полностью открыт, т- е- при отсутствии входного сигнала закрыт полностью, а при поминальном напр жении входного сигнала отпираетс  не полностью, т. е. не насыщен.

Дл  надежной блокировки посто нное напр жение между коллектором и эмиттером ие полностью открытого транзистора должно быть не менее 7-10 в, а разница между напр жением переключени  диода 6 и номинальным рабочим напр жением в точках его подключени  должна составл ть половину указанной величины .

При отсутствии входного сигнала транзисторы Ми полиостью закрыты, транзистор 10 полностью открыт, т. е. до насыщени .

При номинальном напр жении входного сигнала транзистор 14 отпираетс  не полиостью благодар  установке резисторов 16 и 17 определенной величины, а транзистор 10 запираетс  не полностью, т. е. напр жение между его коллектором и эмиттером на 7-10 в меньше напр жени  источника питани  коллекторной цепи . Этот режим осуществл етс  благодар  резистору 13 определенной величины. Транзистор / отпираетс  не полностью за счет установки определенной величины резистора 9, а нагрузка , например электромагнитное реле, включаетс , так как ее номинальный рабочий ток равен или меньще тока, протекающего через обмотку .

При пробое транзистора W, при обрыве резистора Р. при обрыве коллекторной цепи транзистора 14 и при некоторых других повреждени х транзистор 1 закрываетс  и нагрузка отключаетс , т. е. по этпм повреждени м предлагаемое устройство обладает защитным отказом . Дл  повыщени  веро тности безотказной работы указанные элементы могут быть дублированы . При пробое транзистора /, обрыве цепи коллектор-эмиттер транзистора 10, при обрыве резисторов 13, 15, пробое транзистора 14 и при других повреждени х транзистор / замыкаетс  накоротко или открываетс  до насыщени , а напр жение в точках подключени  диода 6 становитс  больще напр жени  его переключени  - диод 6 переключаетс , а нагрузка 2 отключаетс .:

Аналогично обеспечиваетс  отключение нагрузки и при входных сигналах, превыщающих номинальные.,

Многоканальные транзисторные ключи, в которых применен выходной каскад, выиолненный в соответствии с изобретением ,-работают аналогично. Предлагаемый транзисторный ключ был испытан при следующих услови х. Дл  питани  коллекторной цепи использовано выпр мленное напр жение, равное .24 в. Обмотка электромагнитного реле типа РКН  вл лась нагрузкой выходного транзистора и имела сопротивление посто нному току 1200 ом и номинальный рабочий ток 10 ма. Транзисторы вз ты типа П-25Б. Сопротивлени  8, 12 и 16

вз ты в 500 ом по рекомендации завода-изготовител  транзисторов. Неуправл емый переключающийс  диод 6 вз т типа Д227А с напр жением переключени  16 в, а конденсатор 3 типа МБГО емкостью 1 мкф. Сопротивление 4 жрин то равным 200 ом, а сопротивление 7 - 300 ом. При прин том типе реле необходимость в диоде 5 отпала. Сопротивлени  11 и 15 вз ты по 4,7 ком. Величины остальных сопротивлений вз ты в соответствии с получением необходи

мого режима транзисторов. Транзисторный ключ испытывалс  при работе от входного переменного напр жени  с его выпр млением и в режиме «реле времени. В последнем случае к зажимам 18, 19 подключалс  конденсатор типа КЗ-2 емкостью 500 мкф на 30 в. Конденсатор зар жалс  от источника коллекторного напр жени  через сопротивление 50 ом.

Предмет изобретени 

Транзисторный ключ, содержащий транзистор , в цепь эмиттер-коллектор которого включен нагрузочный элемент, например электромагнитное реле, и резистор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы устройства и защиты его от перегрузок, параллельно нагрузочному элементу подключен переключающийс  диод н защитный элемент, на

пример конденсатор, причем точка соединени  переключающегос  диода и защитного нагрузочного элементов через резистор подключена к источнику питани . IB ,. 7/ртЧ тЮ I