Полупроводниковое реле Советский патент 1988 года по МПК H03K17/60 

(21)4187930/24-2.1

(22)29.01.87

(46) 07.09.88. Бюл. № 33 (.71) Научно-исследовательский, про- ектно-конструкторский и технологический институт электрических машин постоянного тока Прокопьевского завода Электромашина (72) А.П.Инешин

(53) 621.374.3(088.8)

(56)Шопен Л.В. Бесконтактные электрические аппараты автоматики. - М.: Энергия, 1976, с. 369, рис. 8-23.

Липман Р.А. Полупроводниковые реле. - Библиотека по автоматике. - М-Л.: ГЭИ, 1963, вып. 81, с. 46, рис. 19а.

(54)ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ РЕЛЕ

(57)Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в бесконтактно-регулирующей ап- паратуре электродвигателей или других устройств автоматики. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности работы реле. Полупроводниковое реле содержит двухк аскадный транзисторный .усилитель, транзис.торы 1 и 2 которого имеют одинаковый тип проводимости, резисторы 3-6, диод 7 и вен- тильньш элемент. Вентильный элемент выполнен в виде стабилитрона 8, включенного последовательна между базой транзистора 1 реле и резистором 9. Благодаря этому наряду с повышением стабильности порога срабатывания реле обеспечивается стабилизация величины нагружения питания коллекторных цепей транзисторов 1 и 2, т.е. существенно упрощается реле в части . исключения необходимости использования отдельного источника питания этих цепей реле. Кроме того, предлагаемое функциональное соединение элементов схемы позволяет получить необходимый релейный режим работы устройства и обеспечить некритичность его настрой.ки. 1 ил.

Ф

(/)

; Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в бесконтактной пускорегу- лирующей аппаратуре электродвигате- л:ей или других устройств автоматики.

Цель изобретения - упрощение и повышение надежности работы полупроводникового реле.

На чертеже представлена схема г|олупроводникового реле. Реле содержит первый 1 и второй 2 транзисторы одинакового типа проводимости, четыре резистора 3-6, диод 7, стабилитрон 8, токоогракичивающий резистор 9, шину 10 питания, общую шину 11 и -нагрузку 12.

Эмиттеры транзисторов 1 и 2 соединены с общей шиной 11, в коллекторные цепи транзисторов 1 и 2 включены резисторы 3 и 4, коллектор транзистора 1 соединеи через диод 7 с базой транзистора 2, меноду базой и эмиттером транзистора 2 включен резистор 5, между базой и эмиттером транзис- тора 1 включен резистор 6, база транзистора 1 через последовательно соединенные стабилитрон 8 и резистор 9 соединена с шиной 10, точка соединения резистора 9 и стабилитрона 8 сое- динена с точкой соединения резисто- ров 3 и 4, .нагрузка 12 включена между коллекторе и эмиттером транзистора 2.

Источником постоянного тока может

быть якорь электродвигателя или пусковое сопротивление пускателя с нап- ря;:сением питания 175-320 В.

Реле- работает следующим образом.

При относительно малых величинах напряжения источника тока, когда величина напряжения между общей шиной

11и входной и коллекторной цепью реле недостаточна для отпирания стабилитрона 8, транзистор 1 находится в закрытом состоянии, а соответственно транзистор 2, база которого связана

с коллектором закрытого транзистора 1 , находится в открытом (насьпцен- ном) состоянии и шунтирует нагрузку

12репе, напряжение на которой равно 0,,3-0,5 В, т,е, соответствует низкому вькодному уровню сигнала реле.

При увеличении напряжения источ- ника тока, например, по мере увеличения напряжения на якоре электродвигателя при его разгоне в процесс пуска соответственно возрастают ве

0 5

0 5 0

5

0

е

0

личины тока в цепи входного токоогра- ничивающего резистора 9, распределяющегося затем по резисторам 3 и 4 .транзисторов 1 и 2, и напряжения между общей точкой соединения резисторов 3 и 4 и обшей шиной 11, прикладываемого к. стабилитрону 8 через база-эмиттерньй переход транзистора 1. Начальное отпирание стабилитрона 8, приводящее к появлению и увеличению тока базы транзистора 1, вызывает его отпирание и соответственно уменьшение тока базы транзистора 2 с его запиранием. При этом в тот момент, когда оба транзистора 1 н 2 оказ з ваются в активном состоянии, возникает лавинообразный процесс взаимосвязанного изменения их состояний, т.е. Так называемый релейный скачок, в результате которого транзистор 2 полностью запирается, величина тока, протекающего по резистору 4, уменьшается ввиду последовательного к нему подключения нагрузки 12, а величина тока, протекающего по стабилитрону 8 и база-эмиттерному переходу транзистора 1, соответственно увеличивае тся, вызывая полное отпирание (насьпцение) первого транзистора 1, при практически неизменном общем токопотреблении устройства от источника постоянного тока через токоогра- ничивающий резистор 9.

Если полезной нагрузкой 12 полупроводникового реле является активно-индуктивная нагрузка, например обмотка электромагнитного исполнительного или промежуточного реле, релейный режим переключения транзисторов 1 и 2 сопровождается дополнительной форсировкой, так как величина тока в цепи 4-12 в первый момент запирания транзистора 2 близка к нулю, и, следовательно, величина скачка тока в цепи стабилитрон 8 - база-эмиттер транзистора 1 максимальна и близка к величине тока, ранее протекавшего по резистору 4 и открытому транзистору 2.

После срабатьшания полупроводникового реле, вызванного увеличением напряжения источника постоянного тока (например, напряжения на якоре запускаемого электродвигателя постоянного тока) , его входная цепь с целью снижения энергопотребления и увеличения срока службы элементов реле путем увеличения интервала их нахождения

в обесточенном состоянии может быть отключена. Для этого, если, например нагрузкой 12 реле является электромагнитное реле, включающее контактор ускорения пускателя двигателя, достаточно включить последовательно с токо ограничиваюпщм резистором 9. размыкающий (нормально замкнутый) блок-контакт этого контактора ускорения, шун- тирующего своим силовым замыкающим контактом пусковое сопротивление в цепи якоря пускаемого электродвигателя .

Предлагаемое выполнение используемого вентильного элемента в виде стабилитрона позволяет, на ряду с по- вьщ1ением стабильности порога срабатывания реле, обеспечить также стабилизацию величины напряжения питания коллекторных цепей транзисторов уст- .ройства, т.е. .существенно упростить его в части исключения необходимости использования отдельного источника питания этих цепей реле.

Предлагаемое последовательное вклю- чение вентильного элемента стабилитрона между базой первого транзистора и вьшодом токоограничивающего резистора цепи источника постоянного тока с одновременным подключением промежуточной точки соединения этих элементов к общей точке соединения первого и второго резисторов позволяет получить необходимый, релейный режим работы, обеспечить некритичность на5

0

5

0

5

стройки и упростить реализацию, исключив необходимость в традиционном использо.вании какого-либо отдельного устройства цепи обратной связи.

Формула изобретения

Полупроводниковое реле, содержащее первый и второй транзисторы одинакового типа проводимости, четыре резистора, токоограничивающий резистор, вентильный элемент, эмиттеры транзисторов соединены с общей щиной, первый и второй резисторы включены в коллекторные цепи первого и второго транзисторов соответственно, коллектор первого транзистора соединен через диод с базой второго транзистора, третий резистор включен между базой и эмиттером второго транзистора, четвертый резистор включен между базой и эмиттером первого транзистора, первый вывод токоограничивающего резистора соединен с щиной питания, нагрузка включена между коллектором и эмиттером второго транзистора, о т- личающееся тем, что, с це- . лью упрощения и повьшения надежности работы, вентильный элемент выполнен в виде стабилитрона, который включен между базой первого транзистора и вторым выводом токоограничивающего резистора, точка соединения стабилитрона и токоограничивающего резистора соединена с точкой соединения первого и второго резисторов.