СПОСОБ ЗАЩИТЫ УПРАВЛЯЕМОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА Российский патент 2005 года по МПК H02H7/12 H03K17/08 

Изобретение относится к областям электроники и радиотехники и предназначено для защиты управляемых электронных приборов (транзисторов, радиоламп), работающих в ключевом режиме, от короткого замыкания между выходными электродами на интервале отсечки или обрыва цепи на интервале насыщения.

Известен способ защиты полевого JGBT транзистора от короткого замыкания, основанный на сравнении величин двух напряжений, первым из которых является напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора, а вторым - опорное напряжение. Причем указанные напряжения измеряют на интервале строб-импульса, сформированного с небольшой задержкой относительно спада напряжения коллектор-эмиттер. При этом для осуществления защиты формируют аварийный сигнал на снятие напряжения питания с транзистора при уменьшении напряжения насыщения коллектор-эмиттер ниже опорного. [1].

Недостатками этого способа являются сложность, связанная с измерениями величин напряжений, низкое быстродействие из-за задержки строб-импульса, а также неспособность выдачи аварийного сигнала при случайном коротком замыкании или обрыва цепи между коллектором и эмиттером транзистора.

Наиболее близким по достигаемому техническому результату является способ защиты полевого транзистора от коротких замыканий между стоком и истоком, основанный на совпадении во времени двух логических сигналов, первый из которых формируют при превышении входного напряжения выше опорного, а второй - при высоком уровне выходного напряжения, и выработке аварийного сигнала, запрещающего включение транзистора [2].

Недостатками этого способа являются:

- низкая надежность, обусловленная сложностью измерений и индивидуальным подбором опорного напряжения для каждого транзистора;

- несрабатывание защиты при коротком замыкании затвора на исток транзистора, так как при этом исчезает первый логический сигнал, что воспринимается как исправное состояние транзистора;

- неспособностью контроля процесса выключения транзистора, а также выдачи аварийного сигнала при случайном коротком замыкании или обрыва цепи между коллектором и эмиттером транзистора;

Изобретение решает задачу создания надежного и быстродействующего способа защиты электронного прибора от обрыва цепи между выходными электродами на интервале насыщения или короткого замыкания на интервале отсечки.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является повышение надежности, быстродействия и расширение функциональных возможностей защиты электронного прибора от обрыва цепи между выходными электродами на интервале насыщения или короткого замыкания на интервале отсечки.

Этот технический результат достигается тем, что защиту электронного прибора осуществляют путем контроля входного и выходного напряжений электронного прибора и одновременного формирования двух логических сигналов, зависящих от этих напряжений, и выдачи аварийного сигнала на отключение напряжения питания электронного прибора в зависимости от совпадения логических сигналов во времени, при этом контроль совпадения логических сигналов во времени осуществляют при помощи блока совпадения, выполненном на управляемом ключе, первый логический сигнал формируют дифференцированием входного напряжения с последующим удлинением во времени, а второй логический сигнал формируют дифференцированием выходного напряжения электронного прибора, причем первый логический сигнал по длительности по крайней мере, не меньше длительности второго логического сигнала, и при несовпадении логических сигналов во времени замыкают контакты блока совпадения и формируют аварийный сигнал на отключение напряжения питания электронного прибора.

Способ поясняется функциональной схемой на фиг.1, где цифрами обозначены блоки:

1 - блок формирования однополярных удлиненных по времени импульсов |dU_вх/dt|_удл из продифференцированного входного напряжения;

2 - управляемый электронный прибор с входными и выходными электродами;

3 - блок формирования однополярных импульсов |dU_вых/dt| из продифференцированного выходного напряжения;

4 - блок совпадения, выполненный на управляемом ключе S.

Контроль за состоянием электронного прибора и формирование аварийного сигнала U_ав на отключение напряжения питания осуществляют следующим образом.

При нормальной работе электронного прибора 2 входное напряжение в виде отпирающих импульсов дифференцируют и формируют однополярные удлиненные во времени импульсы в блоке 1, которые поступают на первый вход блока совпадения 4 и размыкают его контакты. Одновременно дифференцируют выходное напряжение электронного прибора и формируют однополярные импульсы в блоке 3. Эти импульсы поступают на второй вход блока совпадения 4. Таким образом, при нормальной работе электронного прибора 2 импульсы продифференцированного выходного напряжения не проходят на выход блока совпадения 4.

При случайном обрыве цепи между выходными электродами электронного прибора 2 на интервале насыщения или коротком замыкании на интервале отсечки, импульсы продифференцированного удлиненного во времени входного напряжения отсутствуют, при этом контакты ключа S находятся в замкнутом состоянии. На выход блока совпадения 4 проходят импульсы продифференцированного выходного напряжения, выдавая аварийный сигнал U_ав на отключение напряжения питания электронного прибора 2.

Необходимым условием работы управляемого ключа S является равенство или превышение длительности импульсов продифференцированного входного напряжения длительности импульсов продифференцированного выходного напряжения, формируемое блоками 1, 3. В противном случае на выходе схемы совпадения появляются ложные сигналы об аварийном состоянии при нормальной работе электронного прибора.

Диаграммы, иллюстрирующие способ защиты электронного прибора (ЭП), представлены на фиг.2.

При нормальном включении электронного прибора в моменты t₁, t₅, t₇ и нормальном выключении в момент t₂, t₆, t₁₀, сформированные и удлиненные во времени импульсы продифференцированного входного напряжения |dU_вх/dt|_удл перекрывают сформированные импульсы продифференцированного выходного напряжения |dU_вых/dt| и вторые не проходят на выход блока совпадения 4. При случайном коротком замыкании между выходными электродами электронного прибора 2 на интервале отсечки в момент t₃, или обрыва цепи на интервале насыщения в момент t₈, импульсы продифференцированного входного напряжения |dU_вх/dt|_удл отсутствуют и импульсы продифференцированного выходного напряжения |dU_вых/dt| проходят на выход блока совпадения 4, выдавая сигнал U_ав на отключение напряжения питания электронного прибора 2.

Источники информации

1. Флоренцев С.Н., Аванесов В.Н. Управление силовыми транзисторами с изолированным затвором // Электротехника. №12. 2000. С.2, 3. (Аналог).

2. Заявка РФ на изобретение 99103302/09 7 Н 03 К 17/08. Рыбаков В.М. Устройство и способ защиты полупроводникового ключа от короткого замыкания. Заявл. 09.06.1998. Опубл. в БИПМ №12 от 27.04.2001 г. (Прототип).

Изобретение относится к областям электроники и радиотехники и предназначено для защиты управляемых электронных приборов (транзисторов, радиоламп), работающих в ключевом режиме, от короткого замыкания между выходными электродами на интервале отсечки или обрыва цепи на интервале насыщения. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является повышение надежности, быстродействия и расширение функциональных возможностей защиты электронного прибора от обрыва цепи между выходными электродами на интервале насыщения или короткого замыкания на интервале отсечки. Этот технический результат достигается тем, что защиту электронного прибора осуществляют путем контроля входного и выходного напряжений электронного прибора и одновременного формирования двух логических сигналов, соответствующих этим напряжениям, и выдачи аварийного сигнала на отключение напряжения питания электронного прибора в зависимости от совпадения логических сигналов во времени, при этом первый логический сигнал формируют дифференцированием входного напряжения с последующим увеличением длительности этого логического сигнала, а второй - дифференцированием выходного напряжения электронного прибора, причем первый логический сигнал по длительности по крайней мере не меньше длительности второго логического сигнала, и при несовпадении логических сигналов во времени формируют аварийный сигнал на отключение напряжения питания электронного прибора. 2 ил.

Способ защиты электронного прибора путем контроля входного и выходного напряжений электронного прибора, формирования двух логических сигналов, зависящих от этих напряжений, и формирования аварийного сигнала на отключение напряжения питания электронного прибора в зависимости от совпадения логических сигналов во времени, отличающийся тем, что контроль совпадения логических сигналов во времени осуществляют при помощи блока совпадения, выполненного на управляемом ключе, первый логический сигнал формируют дифференцированием входного напряжения с последующим удлинением во времени, а второй логический сигнал формируют дифференцированием выходного напряжения электронного прибора, причем первый логический сигнал по длительности по крайней мере не меньше длительности второго логического сигнала, и при несовпадении логических сигналов во времени замыкают контакты блока совпадения и формируют аварийный сигнал на отключение напряжения питания электронного прибора.