Преобразователь импульсов Советский патент 1985 года по МПК H02M7/12 H03K5/156 

Изобретение относится к преобразовательной TexHHife и может быть использовано для преобразования энергии переменного тока на входе в постоянный ток на выходе в автоматических системах управления прокатного производства в качестве выходных каскадов датчиков усилителей для включения разнообразных нагрузок.

Известен усилитель для фотодатчика релейной следяще системы накопителя на магнитной ленте, содержащий линейный и ключевой каскады усиления, к базе транзистора линейного каскада Подключен фотодатчик, между линейным и ключевым каскадами включен дополнительный транзисторный каскад усиления с эмиттерно-коллекторной нагрузкой, коллектор которого через RC-фильтр подключен к базе транзистора линейного каскада С. Недостатком устройства является низкая надежность в связи с отсутствием защиты выходного каскада оси ко ротких замыканий в нагрузке. Известен трансимпедансный усилитель с большой шириной полосы, соде жащий входной транзистор, база которого соединена с входным выводом усилителя, эмиттер присоединен к об щему выводу усилителя, а коллектор через резистор подключен к вьшоду источника питания, выходной транзис тор, выполненчьй по схеме эмиттерного повторителя, база которого соединена с коллектором первого транзистора, а его эмиттер соединен с выходным вью одом t2. Недостатком устройства является отсутствие завшты от коротких замыканий, что приводит к снижению на дежности. Наиболее близким к предлагаемому по техническсЛ сущности является преобразователь переменного напряясе ния в постоянное е релейной характе ристикой преобразования, содержащей два транзистора одного типа проводимости, вкшоченных по схеме с общим эмиттером с нагрузкой в цепи коллектора, конденсатор, подключенный к коллектор-эюсттерному переход первого транзистора, база которого соединена с выходом резистивного де лителя напряжения, подключенного к входным выводам, причем коллектор первого транзистора соединен с базо .второго через первый стабилитрон t3

Недостатком известного устройства является отсутствие защиты выходного каскада от коротких заквыканий в нагрузке, что снижает надежность.

Цель изобретения - повьввение надежности работы путем защиты от коротких замыканий в нагрузке.

Поставленная цель достигается тем что преобразователь импульсов, содержащий два транзистора одного типа проводимости, включенных по схеме с общим эмиттером с нагрузкой в цепи коллекторов, конденсатор, подключенный к коллектор-эмиттерному переходу первого транзистора, база которого соединена с выходом резистивного делителя напряжения,подключенного к входным выводам, причем коллектор первого транзистора соединен с базой второго через первый стабилитрон, введены тиристор, второй стабилитрон, при этом параллельно переходу колЛектор-эмиттер первого транзистора подключен силовой переход тиристора, управлякнций переход которого через второй стабилитрон соединен с базой второго транзистора, в цепь эмиттера которого )зключен резистор. На чертеже представлена схема преобразователя импульсов. Преобразователь импульсов содержит делитель напряжения иа резисторах 1 и 2, подключенный к входным выводам, транзисторы 3 и 4 одного типа про водимоети (h-p-h)включенные по схеме с общим эмиттером, в коллекторную цепь транзисторов соответственно включены нагрузки 5 и 6 (это может быть резистор, реле и т.п.), между коллектором и эмиттером транзистора 3 включен конденсатор 7, первый стабилитрон 3, включенный между коллектором транзистора 3 и базой транзистора 4, тиристор 9, силовой переход которого подключен параллельно коллектОр-эмиттерному переходу транзистора 3, управлякяций вход тиристора 9 через второй ста- I бшштрон 10 соединен с базой транзистора 4, между базой и эмиттером которого включен резистор 11, в эмиттерную цепь транзистора 4 включен резистор 12, Если вместо тиристора 9 использовать оптронный тиристор, то транзисторы 3, 4 могут быть любой проводимости (р-п-р или п-р-п). 3 Преобразователь импульсов работа ет следующим образом. В исходном состоянии на клемме Ugjj сигнал О (импульсная последовательность отсутствует), транзисто 3 закрыт. Транзистор 4 насыщен по ц пи: +и - резистор 5 - стабилитрон 8- база-эмиттерный переход транзистора 4, На конденсаторе 7 напряжени ) где и ре- падение на стабилитроне 8, падение на переходе транзистора 4. Напряжение иа коллекторе транзистора 4 -Ugi. При появлении импульсной последо вательности на Уд, первым импульсом н сыщается транзистор 3, закрывается транзистор 4,Ug,x и„ , Усилитель контролирует начало импульсной последовательности и находится в состоянии и дух П ПО следуют импульсы. После прохождения последнего импульса серии транзистор 3 зак1и таётся, конденсатор 7 заряжается через резистор 5 с постоянной времени fj R5C7. Когда напряжение на конденсаторе 7 равняется Upg + Ug.. ) транзистор 4 открывается. Целесообразно выбирать tj 2-31г„, где t - период следования импульсной последовательности Описан нормальнь режим работы. Этот режим продолжается, пока ток нагрузки Э„ на превосходит величины тока защиты 3j . Величина его определяется величи ной резистора 12 и напряжением стабилизации стабилитрона 10 в соответствии с приближенным уравнением и. в . где - величина резистора 12. Если пренебречь сопротивлением управляющего перехода тиристора 9, то стабилитрон 10 и резистор 12 образуют схему стабилизации тока тран зистора 4. Пока ток JP Jj транзис тор 4 работает в ключевом режиме. ,Если 4 з f стабилитрон 10 на чинает стабилизировать напряжение на базе транзистора 4 на уровне Upr ад Транзистор 4 пер еходит в режим рабо ты по схеме повторителя и повторяет 1о( с некоторой ошибкой) на э иттере, т.е. на.резисторе 12, тогда ток нагрузки равен ст ю 3j - току защиты. Рассеиваемая мощность на транзист ре 4 равна Р рас п а- В режиме насы 33 щения потери на транзисторе в несколько десятков раз меньше , поэтому при появлении J транзистор быстро разогревается и может выйти из строя. Установка радиатора на транзистор 4 недопустима, так как разогрев его в случае замыкания приводит к перегреву всего устройства и недопустимому увеличению габаритов. Защита транзистора. 4 от перегрева путем выключения при появлении тока, равного току зшциты, обеспечивается тиристором 9, работакп(им совместно со стабилитроном 10 и резистором 12. Когда напряжение на резисторе 12 приближается к величине U. а точнее к величине , где Uj.j-io- напряжение стабилизации стабилитрона Ю, Ugj - падение на базовом переходе транзистора 4, транзистор 4 начинает закрываться и переходит в режим работы повторителем базового напряжения UC,T« эмиттере (резистор 12), а через стабилитрон 10 начинает протекать ток UCTIO- Величина тока определяется по уравнению VUcT«- Tet V3 - напряжение питания устройства; напряжение стабилизации соответствующего стабилитрона (10 или 8); падение на управлякндем переходе тиристора 9, RS сопротивление резистора 5. Необходимо найти ток управления иристора JVB. Этот ток должен быть еньше, ей JCTIO т.е. JCT-IOэтом случае тиристор 9 включится аньше, чем стабилитрон 10 войдет в ежим стабилизации. Этот момент раоты устройства важен, так как только этом случае обеспечивается правильая работа защиты - тиристор включаетя раньше, чем стабилитрон 10 начинает табилизировать напряжение на базе ранзистора 4, т.е. раньше, чем транистор 4 войдет в режим повторителя или одновременно с началом этого роцесса). Уравнение, по которому ассчитываются параметры схемы, имееТ ид ,-., ., -IT аэ ст 10. где Rj - сопротизление нагрузки„ Если неизвестной величиной счи-RS, Значения Э для тиристоров даются в справочниках. Значения и„ , UCTIO ,UcT8 задаются при разработкеj U-, расчитываемая по характеристика тиристоров. Таким образом, рассчитанная по уравнению (3) схема обеспечивает необходимый режим работы устройства при первг узке. Одновременно протекают два процесса: переход транзистора 4 в режим повторителя базового напряжения, когда напряжение на транзисторе возрастет до и, , и переход тиристора 9 в режим включения Во время включения тиристора 9 в течение 2 мкс последний шунтирует коллектор-эмиттер транзистора 3, те чамым вызывая запирание выходного транзистора 4. Процессы перехода транзистора 4 в режим повторителя и его запирание идут одновременно, обеспечивая малое время нахождения транзистора 4 в активном режиме (ко ча на нем напряжение U и через него протекает ток Oj ), малую рассеи ваемую среднюю Mon hocTb. Тиристор 9, включивщись, остает ся включенным, так как через него протекает ток от +Uf,, ограниченный резистором 4. Описанный режим возможен при наличии на Ugx сигнала О (транзистор 3 закрыт, импульсная последовательность отсутствует). Далее устройство восстанавливае работу автоматически: при появлени на Ugx импульсной последовательности первым ее импульсом трав зистор 3 включается, шунтирует тир тор 9 и последний выключается. Транзистор 4 в этом режиме выключен. Когда на клемме Ug импульсы прекращаются, транзистор 3 закрывается, транзистор 4 включается. Если причина перегрузки исчезла, Э„ Л устройство работает нормально, как описано выше. Если замыкание или перегрузка сохранилсь, тиристор 9 включается через стабилитрон 10 снова, закрывая выходной транзистор 4. Использование предлагаемого преобразователя импульсов обеспечивает (по сравнению с известными техническими решениями) защиту выходного транзистора, причем начало включения тиристора защиты и начало перехода выходного транзистора в актив 4ый режим по времени совпадают, максимальный ток через выходной транзистор ограничен заданной величиной и отключав «fl за время € 2 мкс, преобразователь автоматически восстанавливает свою работу после очереденого срабатывания, если перегрузка ликвидирована. Кроме того, особенностью преобразователя является также использование одного злемента - стабилизатора 8 - в двух режимах: один - совместно с резистором 12 он образует узел ограничения тока (стабилизации тока) транзистора 7 при перегрузках, другой - совместно с тиристором работает в узле включения тиристора при перегрузке. Такое использование стабилитрона, а также применение при расчете уравнения (3) обеспечивает одновременное включение защиты и переход выходного транзистора в активный режим. Это уменьшает рассеиваемую на транзисторе мощность и время, в течение которого транзистор находится в активном режиме, что уменьшает нагрев, повьш1авт надежность работы уст- ройства.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ, содержащий два транзистора одного типа проводимости, включенных по схеме с общим эмиттером с нагрузкой в цепи коллекторов, конденсатор, подключенный к коллектор-эмиттерному переходу первого транзистора, база которого соединена с выходом резистивного делителя напряжения, подключенного к входным выводам, причем коллектор первого транзистора соединен с базой второго через первый стабилитрон, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности работы путем защиты от коротких замыканий, в него введенй тирис- . тор и стабилитрон при этом параллельно переходу коллекторэмиттер первого транзистора подключен силовой переход тиристора, управ- , ляющий переход которого через второй стабилитрон соединен с базой второго транзистора, в цепь эмиттера которого включен резистор. .4 СП 4 Од СО