ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ Российский патент 2009 года по МПК H03K17/00 H02H7/00 

Изобретение относится к области защиты электронных устройств и может быть использовано для защиты порта ограничением тока нагрузки.

Известно устройство (журнал Радиолюбитель, №6, 1999 г.), состоящее из двух транзисторов и трех резисторов, которое может быть использовано для защиты порта USB. Эмиттер и коллектор первого транзистора образуют соответственно вход и выход предохранителя, коллектор первого транзистора связан с базой второго транзистора, база первого транзистора связана с коллектором второго транзистора, нулевая шина связана с коллектором второго транзистора через второй резистор. Схема работает следующим образом. Когда ток нагрузки не превышает заранее установленного тока срабатывания, первый транзистор открыт, и падение напряжения на нем минимально. При увеличении тока нагрузки выше заданного увеличивается падение напряжения на первом транзисторе, в связи с чем увеличивается потенциал на его базе. Второй транзистор начинает открываться. Процесс происходит лавинообразно благодаря наличию положительной обратной связи через резистор. В результате первый транзистор закрывается, и через нагрузку ток выше предельно допустимого 0,5А не протекает. Недостатком устройства является отключение нагрузки при превышении заданного порога. Однако в некоторых случаях требуется не отключать нагрузку, а ограничить ток нагрузки в заданном интервале, например для зарядки аккумуляторов.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве защиты, состоящем из двух транзисторов и трех резисторов, первый транзистор осуществляет защиту, при этом его эмиттер является входом предохранителя (этот вход соединен с линией 5в USB порта компьютера), второй транзистор является управляющим, нулевая шина связана с коллектором второго транзистора через первый резистор, согласно изобретению коллектор первого транзистора связан с базой второго транзистора и с первым выводом второго резистора, база первого транзистора связана с коллектором второго транзистора через третий резистор, второй вывод второго резистора образует выход предохранителя (к выходу подключено внешнее, подключаемое к USB порту устройство) и связан с эмиттером второго транзистора. Устройство может быть реализовано либо в виде отдельных элементов, либо в виде микросборки.

На чертеже представлена схема заявленного устройства.

Заявленный электронный предохранитель состоит из двух транзисторов и трех резисторов. Первый транзистор Т1 осуществляет защиту, при этом его эмиттер является входом предохранителя, второй транзистор Т2 является управляющим. Общая шина (шина нулевого потенциала) связана с коллектором второго транзистора через первый резистор R1. Отличительная особенность предохранителя состоит в том, что коллектор первого транзистора связан с базой второго транзистора и с первым выводом второго резистора R2, база первого транзистора связана с коллектором второго транзистора через третий резистор R3, второй вывод второго резистора образует выход предохранителя и связан с эмиттером второго транзистора.

Устройство работает следующим образом.

При подаче потенциала 5 В на вход предохранителя и нулевого потенциала на нулевую шину и подключении нагрузки к выходу устройства, в том случае если нагрузка обуславливает ток менее 500 мА, первый транзистор (мощный управляемый ключ) открыт, и падение напряжения на нем V_{эмиттер-коллектор} будет мало, а второй транзистор (управляющий транзистор) заперт. При этом сумма падений напряжений на первом транзисторе и втором резисторе при токе менее 500 мА приводит к понижению потенциала на выходе устройства не более чем на 0,16 В от входного значения, что в большинстве случаев является допустимым для нормальной работы подключаемых к порту USB устройств. При достижении тока нагрузки значения 0,5 А напряжение V_{эмиттер-база} второго транзистора будет таким, что второй транзистор будет открыт и, работая в режиме усиления, переведет первый транзистор в режим отсечки. Параметры второго транзистора и резисторов выбираются эмпирическим путем так, чтобы при достижении тока нагрузки 0,5 А второй транзистор был открыт, а первый транзистор перешел в режим отсечки. В качестве транзисторов можно использовать, например, серийные транзисторы: в качестве первого транзистора SD 338, а в качестве второго - КТ503Б.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является расширение возможностей устройства защиты порта в виде ограничения тока нагрузки в заданном интервале.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат заключается в повышении точности защиты без отключения нагрузки. В устройстве защиты, состоящем из двух транзисторов и трех резисторов, первый транзистор осуществляет защиту, при этом его эмиттер является входом предохранителя, второй транзистор является управляющим, нулевая шина связана с коллектором второго транзистора через первый резистор. Коллектор первого транзистора связан с базой второго транзистора и с первым выводом второго резистора, база первого транзистора связана с коллектором второго транзистора через третий резистор, второй вывод второго резистора образует выход предохранителя и связан с эмиттером второго транзистора, причем перечисленные элементы имеют параметры, определенные эмпирическим путем, при которых устройство защиты ограничивает ток нагрузки в заданном интервале. Устройство может быть реализовано либо в виде отдельных элементов, либо в виде микросборки. 1 ил.

Электронный предохранитель, состоящий из двух транзисторов и трех резисторов, первый транзистор осуществляет защиту, при этом его эмиттер является входом предохранителя, второй транзистор является управляющим, общая шина предохранителя связана с коллектором второго транзистора через первый резистор, отличающийся тем, что коллектор первого транзистора связан с базой второго транзистора и с первым выводом второго резистора, база первого транзистора связана с коллектором второго транзистора через третий резистор, второй вывод второго резистора образует выход предохранителя и связан с эмиттером второго транзистора.