Оптоэлектронный ключ с защитой по току Советский патент 1988 года по МПК H03K17/08 

со

QD ОО О 4

1139

Изобретение относится к импульсной техг-шке.и автоматике,, в частностм к электронной коммутационной технике, и быть использовано, например,, в аппаратуре передачи данных и в робототехнологических комплексах

Цель изобретения упроиение конструкции и повьЕнение надежности опто- электронного ключа

На чертеже представлена принци- - пиапьная схема оптоэлектронного клкг- ча с защитой по току.

Устройство содерзшт транзисторный

оптрон 1, первый,, второй и третий ре-,;, а значит, падение напряжения на на- зисторы транзистор 5, элемент 6 односторонней проводамости, входные шины 7 и 8,, nepByia и вторую ШИРМ 9 и 10 питания и выходную шину 1i,

Светодиод тра.нзисторного оптрона i подключен к входшлм шинам 7 и 8 устройства, коллектор фототранзисто- ра транзисторного оптрона 1 соединен с базой транзистора 5 проводимость которого противоположна проводимости фототранзистора., и первым выводом первого резистора 2, второй вывод которого соединен с эмиттером трангрузке близко к разнице потенциалов источника питанияS а элемент односто ронней проводимости 6 остается закры

,

В случае нарушения нормальных условий эксгшуатации ключа j, напри:-1ер5, при уменьшении сопротивления нагрузки ниже номинального, ток в цепи увеличивается до тех пор, пока транзистор 5 не начнет выходить из насыщения 5 что приводит к уменьшению падения нйпряжения на нагрузке. Благодаря этому элемент 6 односторонней гфоводимости смещается в прямом направлении и да.пьнейтее уменьшение сопротивления нагрузки приводит к уменьшению потенциала на базе фототранзистора транзисторного оптрона З меньшение коллекторного тока фотозистора 5 и первой гайкой 9 ггитания.

30

база и эмиттер фототранзистора транзисторного оптрояа 1 соединена с второй шиной 10 питания соответствен но через второй 3 и третий 4 резисто ры., база Лототранзистора транзисторного оптрона 1 соединена непосредст- -jr транзистора транзисторного оптрона

6

В случае нарушения нормальных у ловий эксгшуатации ключа j, напри:-1ер при уменьшении сопротивления нагру ки ниже номинального, ток в цепи увеличивается до тех пор, пока тран зистор 5 не начнет выходить из насы щения 5 что приводит к уменьшению па дения нйпряжения на нагрузке. Благ даря этому элемент 6 односторонней гфоводимости смещается в прямом направлении и да.пьнейтее уменьшение сопротивления нагрузки приводит к уменьшению потенциала на базе фототранзистора транзисторного оптрона З меньшение коллекторного тока фото45

венно с первым вьгао,1,ом элемента ь односторонней проводимости, второй зы- вод которого соединен с коллектором транзистора 5 и выходной шиной 11 устройства.4Q

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии, когда оптрок 1 не включен и отсутствует световой поток, управляюасий работой фототранзистора оптрона 1J второй резистор 3 обеспечивает отвод начального тока коллектор - база,, и фототранзистор оптрона 1 надежно закрыт« Закрыт и транзистор 5, а значит, нет тока в цепи нагрузки 5 которая подключается к коллектору транзистора и второй шине питания, В этом состоянии не будет протекать ток и через элемент 6 односторонней проводимости. При включении оптрона 1 световой поток открывает фототранзистор транзисторного аптрона 1 и в номинал:ьио - го сопротивления нагрузки возннкшощий

50

1, вызванное уменьшением потенциала на его базе, приводит к еще большем закрыванию транзистора 5 и умен.ыпе1 тока коллектора этого транзистора, Таким образом, при уменьшении сопро тивления нагрузки сначала ток в цеп нагрузки пропорционально увеличивае ся, затем наступает ограгшчение, по ле чего ток начинает умень;натьсяв В случае короткого замыкания в нагрузке потенциал на базе фототран зистора транзисторного оптрона I ке будет вьппе падеш- я напряже ия на эл менте 6 односторонней проводимости смещенном в прямом направлении« Ток коллсзктора фототранзистора транзисторного оптрона 1 значитапьно меньш тока при нормальных режимах работы А так как величина первого резистор 2 выбирается такой, чтобы падение н пряжения на нам при этом токе было достаточным для открывания транзист ра 5, то выходной ток ключа будет мал.

ток его эмиттера обеспечивает увеличение падения напряжения на третьем резисторе k вплоть до потенциала, равного напряжению источника питания минус суммарное падение напряжения на переходе база - эмиттер транзистора 5, смещенном в прямом направлении, и напряжение насыЕ1ения коллектор -- эмиттер фототранзистора транзисторного оптрона 1„

Коллекторный ток фототранзистора транзисторного оптрона обеспечивает надежное насыщение тразистора 5,

а значит, падение напряжения на на-

транзистора транзисторного оптрона

грузке близко к разнице потенциалов источника питанияS а элемент односторонней проводимости 6 остается закрыТЬ М,

В случае нарушения нормальных условий эксгшуатации ключа j, напри:-1ер5, при уменьшении сопротивления нагрузки ниже номинального, ток в цепи увеличивается до тех пор, пока транзистор 5 не начнет выходить из насыщения 5 что приводит к уменьшению падения нйпряжения на нагрузке. Благодаря этому элемент 6 односторонней гфоводимости смещается в прямом направлении и да.пьнейтее уменьшение сопротивления нагрузки приводит к уменьшению потенциала на базе фототранзистора транзисторного оптрона . З меньшение коллекторного тока фото5

Q

0

1, вызванное уменьшением потенциала на его базе, приводит к еще большему закрыванию транзистора 5 и умен.ыпе1шю тока коллектора этого транзистора, . Таким образом, при уменьшении сопротивления нагрузки сначала ток в цепи нагрузки пропорционально увеличивается, затем наступает ограгшчение, пос™ ле чего ток начинает умень;натьсяв В случае короткого замыкания в нагрузке потенциал на базе фототранзистора транзисторного оптрона I ке будет вьппе падеш- я напряже ия на элементе 6 односторонней проводимости,, смещенном в прямом направлении« Ток коллсзктора фототранзистора транзисторного оптрона 1 значитапьно меньше тока при нормальных режимах работы. А так как величина первого резистора 2 выбирается такой, чтобы падение напряжения на нам при этом токе было недостаточным для открывания транзистора 5, то выходной ток ключа будет мал.

Таким образом, ток коллектора транзистора значительно меньше номинального тока коммутации.

При устранении короткого замыкани в нагрузке схема обеспечивает автоматический возврат всех режимов в исходное состояние.

Использование предлагаемого опто- электронного ключа с защитой по току позволяет существенно, упростить согласование цифровых выходов систем управления с исполнительньгми устройствами за счет сокрал1ения количества используемых радиоэлементов при по- вьшении надежности за счет использования предлагаемой электронной защиты от перегрузки по току и короткого замыкания в нагрузке.

Формула изобретения

Оптоэлектронный ключ с запштой по току, содержащий транзисторный оптрон, элемент односторонней проводи- мости, три резистора и транзистор, проводи ость которого противоположна проводимости фототранзистора транзис- торного оптрона,светодиод транзисторного огттрона подключен к входным шинам устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, коллектор фототранзистора транзисторного оптрона соединен с базой транзистора и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с эмиттером

транзистора и первой отиной питания, база и эмиттер фототранзистора транзисторного оптрона соединены с второй шиной питания соответственно че- рез второй и третий резисторы, база

фототра.нзистора транзисторного оптрона сое,динрна непосредственно с первым выводом элемента односторонней проводимости, второй вывод которого соеди-. нен с коллектором транзистора и выходной шиной устройства.

Изобретение относится к импульс ной технике и может быть использовано в аппаратуре передачи дангшх и в робототехнологических комплексах. Целью изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции оптоэлектронного ключа. Ключ содержит транзисторный оптрон 1, резисторы 2-4, транзистор 5, элемент 6 одно- сторонн.ей проводимости, входные шины 7 и 8, шины питания 9 и 10, выходную шнну 11, При устранении короткого замыкания в нагрузке предлагаемая схема обеспечивает автоматическое переключение всех элементов в исходное . состоягше. Использование предлагаемого ключа с защитой по току позволяет существенно упростить согласование цифровых выходов схемы управления с испол1гительным устройством. 1 ил. S (Л