Транзисторный ключ с защитой от перегрузки по току Советский патент 1987 года по МПК H03K17/812 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах управления в качестве коммутационного элемента для включения нагрузки с.боль- шой кратностью пускового тока и ограниченным временем включения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения различных уставок защиты в пус- ковом и установившемся режимах работы

На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого устройства.

YcTpoficTBO содержит последовательно включенные потенциальную шину 1 источника питания5 измерительный резистор 2, составной транзисторный ключ 3, выполненный, например на транзисторах п-р-п типа, и выходную шину 4, подключенную к одному из выводов ;агрузки 5; а также общую uJHHy 6

источника питания,, подключенную ко второму выводу нагрузки З, делитель 7 напряжения, выполненный, например, ъ виде цепочки последовательно вклю- ченньк резисторов, подключенный параллельно измерительному резистору 2, вспомогательный транзистор 8,эмит тер которого соединен с потенцршль- , ной шиной 1 источника питания, база - с выходом делителя 7 напряжения S коллектор с управляющим входом составного транзисторного ключа 3, первый диод 9, первым электродом под ключенный квыходной шине 4, первьш лороговьш элемент 10 выполненный например, в виде цепочки последрва- тельно соединенкьк диодов и соединен НЬЕ входом со вторьз- электродом пер- вого диода 9,а вых.одом - с базой зсп ьюгательного тратазистора 8, первый и второй управляющие транзисторы 11 и 12, эмиттерами подключенные к об

щей шкне 6, 1сточника питания, первый токоограничивающий резистор 13, вклвдченньй между базой составного транзисторного ключа 3 и коочлегстором первого управляющего транзистора 11 второй токоогран5гчивающий резистор 14, включенньш ме;кду коллектором второго упраВо шющего транзистора 12 и входом первого порогового элемента 10, блок управления 15, выполненный, например, в виде транзисторного ключа, выход.которого соединен с базой первого управляющего транзистора 11;, второй диод 16, подклгоченньй первьм электродом к выходной шине 4, вто

5

эл. п

0

5

45

50

55

рой пороговый элемент 17, выполненный например, в виде цепочки последовательно включенньсх: диодов, вьсход которого соединен с базой вспомогательного транзистора 8, а вход - со вторым электродом второго диода 16, третий токоограничивающий резистор 18, включенный между коллектором первого управляющего транзистора 1 1 и входом второго порогового элемента 17, а также элемент задержки 19, выполненньш например, на основе интегрирующей R-C цепочки и стабилитрона, вход которого подключен к выходу блока управления 15, а выход - к базе второго управляющего транзистора 12.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства с выхода блока управления 15 на базу первого управляющего транзистора 11 и вход элемента задержки 19 подается отпирающее напряжение, при этом первый управляющий транзистор 11 от- крывается, а элемент задержки 19 начинает отрабатывать заданную величину задержки. Через открытый первьм управляющий транзистор 11 к общей шине 6 питиния подключаются первый и токоограничивающие резисторы 13 и 18, соответственно. Это приводит к открываншо составного транзисторного ключа 3, и начинается процесс включения нагрузки 5, при котором через нагрузку 5 протекает пусковой ток5 величина которого может в несколько раз превьшшть номинальный ток нагрузки 5, Параметры делителя 7 напряжения и измерительный резистор 2 выбираются так1Ф-; образом,, что при превышении током нагрузки 5 номинального значения, напряжением с выхода делителя 7 напряжения , вспомогательньй транзистор 8 пачинает открываться рае5отая в активном режиме. Это приводит к снижению фовня отпирающего напряжения на шравляющем входе составного транзисторного ключа 3 и увеличению падения напряжения на его эмиттерно- коллекторном переходе, Тем самым увеличивается падение напряжения на входе второго порогового элемента 17 относительно потенциальной шины 1 питанач. Порог срабатывания второго порогового элемента 17 выбирается такимд чтобы ов срабатывал при превышении током нагрузки 5 допустимого для пускового режима значения. При этом, второй пороговый элемент 17 срабатывает, и на базу вспомогательного транзистора 8 через второй пороговый элемент 17, третий токоогра- ничивающкй резистор 18 и открытый первый управляющий транзистор 11 подается отпирающее напряжение. Вспомогательный таризистор 8 переводится в режим насыщения, что приводит к отключению нагрузки 5. В пусковом режиме первьй пороговый элемент 10, первый диод 9 и второй токоограничи- вающий резистор 14 на работу схемы влияния не оказывают, так как второй управляющий транзистор 12 закрыт При нормальном протекании процесса включения срабатывание второго порогового элемента 17 не происходит и, через время, определяемое длительностью переходного процесса в нагрузке 5, ток в последней становится равным номинальному. Время задержки элемента задержки 19 выбирается равным или несколько большим времени переходного процесса. Таким образом, по окончании переходного процесса включения нагрузки 5 сигнал с выхода блока управления 15 поступает через элемент задержки 19 на базу второго управляющего транзистора 12. Происходит отпирание второго управляющего транзистора 12, и через него .к общей шине 6 питания подключается второй токоограничивающий резистор 14, тем caivHiiM подготавливая цепь включения вспомогательного транзистора 8 через первый пороговьй элемент 10. При этом, работа цепей, образованных первым пороговым элементом 10, первым диодом 9, вторым токоограни- чивающим резистором 14 и вторым упраляющим транзистором 12, аналогична работе цепей, образованных вторым пороговым элементом 17, вторым диодо 16, третьим токоограничивающим резистором 18 и первым управляющим транзистором 11, рассмотренной ранее, с той разницей, что порог срабатывания первого порогового элемента 10 выбирается таким образом, чтобы его срабатьшание а значит, и отключение нагрузки 5 , поисходило при Заданном для установившегося ре - жима работы превышении током нагрузки 5 номинального зна - чения.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Таким образом, транзисторный ключ обеспечивает включение нагрузки 5 со значительным броском пускового тока и одновременную защиту от превышения пусковым током допустимой величины, а в установившемся режиме осуществляет защиту цепи нагрузки 5 на заданном уровне превьш1ения током нагрузки 5 номинального значения.

Формула изобретения

Транзисторный ключ с защитой от перегрузки по току, содержащий последовательно соединенные измерительный резистор и составной транзисторный ключ, включенные между потенциальной шиной источника питания и выходной шиной, соединенной через нагрузку с общей шиной источника питания, делитель напряжения, подключенный крайними вьшодами к измерительному резистору, а средним - к базе вспомогательного транзистора, эмиттер которого соединен с потенциальной шиной источника питания, коллектор - с уп-. равляющим входом составного транзисторного ключа и через первьй токо- ограничительный резистор - с коллектором первого управляющего транзистора, база которого соединена с выходом блока управления, эмиттер - с общей шиной источника питания и эмиттером второго управляющего .транзистора, коллектор которого через второй токоограничительный резистор соединен с одним электродом первого диода и входом первого порогового элемента, выход которого соединен с базой вспомогательного транзистора, второй электрод первого диода соединен с выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения различных уставок защиты в пусковом и установившемся режимах работы в негЪ дополнительно введены вторые диод и.пороговьй элемент, элемент задержки и третий токоограничительный резистор, причем выход блока управления через элемент задержки соединен с базой второго управляющего транзистора, коллектор первого управляющего транзистора подключен через третий токоограничивающий резистор к первому электроду второго диода и входу второго порогового элемента, выход которого соединен

512839586

с базой вспомогательного тра - второго диода подключен к вы- нзистора , а второй электрод ходной шине.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различньк устройствах управления в качестве коммутационного элемента для включения нагрузки с большой кратностью пускового тока и ограниченным временем включения. Цель изобретениярасширение функциональных возможностей путем обеспечения различных уставок защиты в пусковом и установившемся режимах. Устройство содержит последовательно соединенные составной транзисторный ключ 3 и измери- . тельный резистор 2 между потенциальной шиной питания и цепью нагрузки 5, вспомогательный транзистор 8 и два управляющих транзистора 11,12, токо- ограничивающие резисторы 13,14, пер-, вые диод 9 и пороговый элемент 10. В устройство введены элемент задержки 19, второй пороговый элемент 17, второй диод 16 и третий токоограничи- вающий резистор 18. За счет введения этих элементов и связей возможно расширение функциональных возможностей устройства. 1 ил. i (Л rtOrS в11игадная to СХ) 00 ;о СП 00