Полупроводниковый ключ с защитой от перегрузки Советский патент 1988 года по МПК H03K17/60 

о: ос

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях, инверторах, устройствах дистанционного управления нагрузкой. Изобретение обеспечивает снижение потерь мощности, что достигается за счет введения в полупроводниковый ключ оптрон- ной пары 6 (диод 7, фототранзистор 8) и предложенной схемой его построения. На чертеже также показаны силовой и дополнительный транзисторы 1 и 2 одного типа проводимости, входные шины 3 и 13, усилитель 4 мош,ности, резистор 5, элемент 9 памяти, шина 10 сброса запрета на включение, шина 11 управления, элемент 12 задержки. При замене резистора 5 на стабилитрон срабатывание зашиты от перегрузки происходит при больших значениях падения напряжения на силовом транзисторе, так как пороговая величина его определяется падением напряжения на последовательно включенных стабилитроне и диоде оптронной пары. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. (/ С

а

С

11

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях, инверторах, устройствах дистанционного управления нагрузкой.

Цель изобретения - снижение потерь мощности.

На чертеже представлена функциональная схема полупроводникового ключа с защитой от перегрузки.

Полупроводниковый ключ содержит си- ловой 1 и дополнительный 2 транзисторы одного типа проводимости, первую выходную шину 3, усилитель 4 мощности, резистор 5, оптронную пару 6 диод 7 - фототранзистор 8, элемент 9 памяти, шину 10 сброса запрета на включение, щину 11 уп- равления, элемент 12 задержки, вторую выходную шину 13. При этом коллектор силового транзистора 1 соединен с первой выходной шиной 3, коллектором фототранзистора 8 и анодом диода 7, катод которого соединен через резистор 5 с кол- лектором дополнительного транзистора 2, эмиттер которого соединен с второй выходной щиной 13 и эмиттером силового транзистора 1, база которого соединена с первым выходом усилителя 4 мощности, второй выход которого соединен с элементом 12 задержки, выход которого соединен с базой дополнительного транзистора 2, эмиттер фототранзистора 8 соединен с первым входом элемента 9 памяти, второй вход которого соединен с щиной 10 сбро- са запрета на включение, выход - с первым входом усилителя 4 мощности, второй вход которого соединен с щиной 11 управления.

Полупроводниковый ключ с защитой от перегрузки работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии отпирающего сигнала на щине 11 транзисторы 1 и 2 закрыты. На выходе опт- ронной пары 6, являющейся датчиком защиты от перегрузки силового транзистора 1, элемента 9 памяти и соответственно на первом входе усилителя 4 мощности отсутствует сигнал, запрещающий включение ключа. При подаче на щину 11 отпирающего сигнала силовой транзистор 1 переходит в открытое состояние. Через ко- роткий интервал времени, определяемый элементом 12 задержки, отпирается дополнительный транзистор 2 и подключает параллельно силовому транзистору 1 цепь защиты от перегрузки: диод 7 оптронной пары с последовательно включенным резис- тором 5. В режиме номинальной нагрузки ключа транзисторы и 2 открыты, при этом цепь дополнительного транзистора 2 шунтирована насыщенным силовым транзистором 1 и по ней протекает очень малый ток, недостаточный для отпирания фототранзистора 8. В результате элемент 9 памяти находится в исходном состоянии. Режим ключа в этом случае определяется лишь управляющим сигналом, поступающим на шину 11.

При снятии отпирающего сигнала с щи- ны 11 происходит запирание вначале малоточного дополнительного транзистора 2, а затем силового транзистора I, ключ переходит в закрытое состояние.

Если в период открытого состояния ключа происходит увеличение падения напряжения на открытом силовом транзисторе 1 в результате перегрузки по току, короткого замыкания на выходе или ухудшения условий рассеивания мощности, выделяемой силовым транзистором I, то резко возрастает ток в цепи дополнительного транзистора 2 и диода 7, фототранзистор

8открывается и переводит элемент 9 памяти в сработанное состояние. При этом с выхода его на первый вход усилителя 4 мощности поступает сигнал, вызывающий запирание дополнительного и силового транзисторов и блокировку их включения. Для возврата ключа в исходное состояние необходимо снять с второго входа усилителя 4 мощности отпирающий сигнал и подать с шины 10 короткий импульс сброса на второй вход элемента

9памяти, который переводит его в исходное состояние. В результате этого с первого входа усилителя 4 мощности имеется сигнал, блокирующий включение ключа. Ключ может работать в режиме с автоматическим сбросом блокировки на включение, следующим за срабатыванием защиты отпирающим сигналом управления) который подается одновременно на второй вход усилителя 4 мощности и элемента 9 памяти (пунктирная линия связи). Элемент 9 памяти сбрасывается в исходное состояние, ключ отпирается. Если перегрузка в силовой цепи не устранена, происходит повторное запирание ключа.

В полупроводниковом ключе вместо резистора 5 можно использовать стабилитрон. При этом срабатывание защиты от перегрузки происходит при больших значениях падения напряжения на силовом транзисторе, так как пороговая величина его определяется падением напряжения на последовательно включенных стабилитроне и диоде оптронной пары.

Использование оптронной пары диод - фототранзистор позволяет снизить потери мошности.

Формула изобретения

транзистора соединен с первым выводом резистора, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь мощности, введены опт- ронная пара диод - фототранзистор, коллектор которого соединен с первой выходной шиной и с анодом диода, катод которого соединен с вторым выводом резистора, элемент памяти, первый вход которого соединен с эмиттером фототранзистора, второй вход - с шиной сброса запрета на включение, выход - с первым

входом усилителя мощности, второй вход которого соединен с щиной управления, элемент задержки, вход которого соединен с вторым выходом усилителя мощности, выход - с базой дополните.тьного транзистора, эмиттер которого соединен с второй выходной щиной.

2. Полупроводниковый ключ по п. 1, ог- личающийся тем, что третий вход элемента памяти соединен с щиной управления.