Коммутирующее устройство Советский патент 1987 года по МПК H03K17/08 H03K17/60 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики.

Цель изобретения - повышение надежности при работе на динамическую нагрузку.

На чертеже представлена функциональная схема коммутирующего устройства,

Коммутирующее устройство содержит ключевой элемент 1, выполненный в виде одиночного или составного транзистора, между первым выводом которого и пoлoжиteльнoй шиной 2 источника пи- тания Иу, включен,.измерительный элемент датчика 3 тока, выход которого соединен с базой транзистора 4 защиты эмиттер которого соединен с положительной шиной 2 источника питания, коллектор - с первым.выводом резистора 5 и с управляющим входом ключевого элемента 1, второй вывод которого соединен через дроссель 6 с выходной шиной для подключения нагрузки 8 с като дом первого диода 9, анод которого соединен с общей шиной 10 и с анодом второго диода 11, катод которого соединен с выходом формирователя 12 синхроимпульсов и через пороговый элемент 13, выполненньй на стабилитроне, с базой транзистора 4 защи:ты, формирователь 14 импульса запуска, элементы И-НЕ, ИЛИ соответственно 15 и 16, пороговый интегрирующий узел 17, вход которого соединен с выходной шиной 7, выход - с первым входом элемента ИЛИ 16, второй вход которого соединен, с выходом формирователя 14 импульса запуска, выход - с первым входом элемента И-НЕ 15, выход которого соединен с вторым выводом резистора 5, второй вход - с входной шиной 18 и с первым входом формирователя 14 импульса запуска, второй вход которого соединен с положительной шиной источника питания.

Коммутирующее устройство, относящееся к самозащищенным транзисторным ключам, работает следующим образом,

При подаче на входную шину 18 управляющего отпирающего сигнала И, 1 включается формирователь 14 импульсов запуска, с выхода которого на- второй вход элемента ИЛИ 16 посту- пает сигнал 1 и с его выхода на первый вход элемента И-НЕ 15, на втором входе которого также присутствует сигнал 1, поступающий с входной

Q

ц 5 о

5

0

5

0

5

шины, С выхода элемента И-НЕ 15 сигнал О поступает через токоограничи- вающий резистор 5 на управляющий вход ключевого элемента 1 и отпирает его в момент появления ближайшего узкого .импульса с выхода формирователя 12 синхроимпульсов, запирающего транзистор 4 защиты. После отпирания силового элемента запертое состояние транзистора 4 защиты обеспечивается шунтирующим воздействием на его базо-эмит- терный переход цепи, включающей последовательно соединенные открытый ключевой элемент 1, второй диод 11 и пороговый элемент (стабилитрон) 13,

Далее в зависимости от параметров динамической нагрузки 8 возможны режимы работы без ограничения и с ограничением тока нагрузки,

В первом случае, если ток нагрузки меньше порогового значения,, после открытия ключевого элемента 1 и при наличии на входной шине 18 управляющего сигнала 1 на выходной щине 7 появляется напряжение, которое поступает на пороговый интегрирующий узел 17, с выхода которого с задержкой времени t поступает сигнал 1 на первый вход элемента ИЛИ 16 и с его выхода на первый вход элемента И-НЕ 15, Таким образом, обеспечивается поддержание открытого состояния ключевого элемента 1 и после окончания действия сигнала 1 длительностью t,. ,поступающего с формирователя 14 импульса запуска на второй вход элемента ИЛИ , При этом должно выполняться условие t., 7/ ,

Во втором случае, если ток нагрузки после включения ключевого элемента достигает через некоторое время порогового значения, датчик 3 тока подает сигнал на отпирание транзис - тора 4 защиты, при этом ключевой элемент начинает запираться, напряжение на нем увеличивается, вследствие чего его шунтирующее действие на базо- эмиттерный переход транзистор 4 защиты ослабевает, в результате, несмотря на то, что сигнал с датчика 3 тока уменьшается, транзистор 4 защиты поддерживается в открытом состоянии сигналом, поступающим с формирователя 12 синхроимпульсов. Ключевой элемент 1 полностью запирается, несмотря на наличие сигнала 1 на входной шине 18, i I

В момент запертого состояния ключевого элемента 1 ток дросселя 6 про

текает через первый диод 9. Это состояние сохраняется до тех пор, пока с формирователя 12 синхроимпульсов не поступит сигнал, обеспечивающий запирание транзистора 4 защиты и, следовательно, отпирание ключевого элемента 1, так как на его управляющем входе присутствует отпирающий сигнал О. Далее процессы выключения и. включения повторяются, если условия для роста тока сохранены.

Режим короткого замыкания характеризуется первоначально импульсным характером работы ключевого элемента 1 с минимальным средним значением потребляемого тока. При этом напряжение на входе порогового интегрирующего узла 17 уменьшается и при некотором пороговом значении, определяемом его пороговым элементом, на выходе узла 17 появляется сигнал О, который поступает через элемент ИЛИ 16 на первый вход элемента И-НЕ 15. В результате чего на управляющий вход ключевого элемента с выхода элемента И-НЕ 15 поступает запирающий сигнал 1.

Выбором номиналов элементов порогового интегрирующего узла 17 обеспечивается требуемая временная задержка на полное выключение коммутирующего устройства при кратковременных перегрузках (в пусковых режимах) с ограничением тока до определенного поро-

ротком замыкании - отключение нагрузки с блокировкой вьжлюченного состояния .

Таким образом, введение дополнительных элементов позволяет повысить надежность ключа при работе на

Редактор Г.Гербер

Составитель И.Шевейко

Техред И.Попович Корректор В.Бутяга

Заказ 3124/55 Тираж 901Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, А

0

5

5

0

5

0

динамическую нагрузку различного характера.

Формула изобретения

Коммутирующее устройство, содержащее ключевой элемент, между первым выводом которого и положительной шиной источника питания включен измерительный элемент датчика тока, выход которого соединен с базой транзистора защиты, эмиттер которого соединен с положительной шиной источника питания, коллектор - с первьвч выводом резистора и с управляющим входом ключевого элемента, второй вывод которого соединен через дроссель с выходной шиной, с катодом первого диода, анод которого соединен с общей шиной, и с анодом второго диода, катод которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов и через пороговый элемент с базой транзистора защиты, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения надежности при работе на динамическую нагрузку, введены формирователь импульса запуска, элементы И-НЕ, ИЛИ, пороговый интегрирующий узел, вход которого соединен с выходной шиной, выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов запуска, выход - с первым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым вьгеодом резистора, второй вход - с входной шиной и с первым входом формирователя импульса запуска, второй вход которого соединен с положительной шиной источника питания.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики. Изобретение повышает надежность предложенного устройства при работе на динамическую нагрузку. Устройство содержит ключевой элемент 1, выполненньй в виде оди ночного или составного транзистора, положительную шину 2 источника питания, датчик 3 тока, транзистор 4 за- пшты, резистор 5, дроссель 6, нагрузку 8, диоды 9 и 11, об1цую шину 10, формирователь 12 синхроимпульсов, пороговый злемент 13, выполненный на стабилитроне, формирователь 14 импульсов запуска, элементы И-НЕ 15, И 16, интегрирующий узел 17 и входную шину 18. Выбором номиналов элементов узла 17 обеспечивается требуемая временная задержка на полное выключение коммутирюущего устройства при кратковременных перегрузках с ограничением тока до определенного порогового значе- . ния, а при длительном коротком замыкании - отключение нагрузки с блокировкой в выключенном состоянии. 1 ил. СЛ