Транзисторный ключ Советский патент 1989 года по МПК H03K17/812 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах для передачи импульсных сигналов через трансформатор в нагрузку, например в кабельную магистраль.

Цель изобретения - увеличение амплитуды выходного сигнала и уменьшение рассеиваемой мощности путем снижения потерь в выходной цепи устройства.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема транзисторного ключа. ,

Транзисторньй ключ содержит выходной транзистор 1, развязывающий трансформатор с первичной 2, вторичной 3 и дополнительной 4 обмотками, компаратор 5, элемент памяти в виде триггера 6-с инверсным динамическим единичным S-входом и двумя инверсными динамическими нулевы(Л

ми R-входами, генератор 7 опроса, первый и второй инверторы 8 и 9 с открытыми коллекторами, третий и - четвертьй инверторы 10 и 11 и резистор 12. При этом вход инвертора 11 подключен к входной клемме, а выход - к входу инвертора 8 и к . ду инвертора 10. Выход инвертора 8 подключен к базе выходного транзистора 1, эмиттер которого подключен к общей пшне, а между коллектором которого и шиной источника питания включена первичная обмотка 2 развязывающего трансформатора, мелзду базой выходного транзистора 1 и шиной +5В включен резистор 12, нагрузка подключена к вторичной обмот ке 3 развязьшающего трансформатора, а дополнительная обмотка 4 развязывающего трансформатора включена между общей шиной и инверсным входом компаратора 5, выход инвертора 10

4

ю

со

подключен к инверсному динамическом единичному S-входу триггера 6, выхр генератора 7 опроса подключен к первому инверсному динамическому нулевому R-входу триггера 6, а выход ко паратора 5, прямой вход которого подключен к источнику опорного напряжения, подключен к второму инверсному динамическому нулевому R- входу триггера 6. Выход последнего подключен к входу инвертора 9, а его выход - к базе выходного тран- зистора 1.

Транзисторньй ключ работает следующим образом.

В исходном состоянии импульсы на вход устройства не подаются. На входе присутствует напряжение логического нуля сигнала 0-0,4В. На выходе генератора 7 опроса постоям- но присутствует импульсньй сигнал прямоугольной формы низкой частоты (к примеру, 1-100 Гц), которьш по своему заднему фронту устанавливает триггер 6 в состояние логического нуля по выходу (на выходе напряжени 0-0,4В). Дальнейшего изменения состояния триггера 6 в статическом состоянии не происходит. Входной постоянный сигнал с напряжением логического нуля 0-0,4 В, присутствующий на входе инвертора 11, вызывает на выходе этого элемента напрязкение .логической единицы амплитудой 2,4- 5В, которое поступает на вход инвертора 10 и вход инвертора 11, что, в свою очередь, переводит эти элементы в состояние логического нуля по выходу. Поскольку, триггер 6 находится в состоянии логического нуля по выходу, то инвертор 9 по выходу отключен и не влияет на входной сигнал. Ток от источника питания через резистор 12 поступает на выход инвертора 8, и выходной транзистор 1 закрыт. Сигнала на нагрузке нет, следовательно амплитуда напряжения на инверсном входе компаратора 5 меньше напряжения порогов ого напряжения, и на выходе компаратора присутствует напряжение логического нуля.

С приходом импульса напряжения логической единицы на вход устройства на выходе инвертора 11 появля- ется напряжение логического нуля, которое отключает по выходу инвертор 8 и вызывает на выходе инвертора

5.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

10 напряжение логической единицы, которое не меняет состояние триггера 6. Ток от источника питания через резистор 12 поступает в базу выходного транзистора 1 и открывает его. Через первичную обмотку 2 развязывающего трансформатора протекает ток, а на нагрузке, подключенной к вторичной обмотке 3 трансформатора, также протекает ток и возникает импульс напряжения, которьй появляется и на дополнительной обмотке 4 трансформатора. Амплитуда и форма сигнала напряжения на дополнительной обмотке 4, подключенной к инверсному входу компаратора 5, повторяет амплитуду и форму сигнала напряжения на нагрузке, подключенной к вторичной обмоТке 3 развязывающего трансформатора. При напряжении на нагрузке (и на дополнительной обмотке 4), превьшающем напряжение опорного источника, компаратор 5 переходит в состояние логической единицы по выходу, что также не меняет состояние триггера 6. После окончания действия входного импульса (на входе инвертора 11 появляется напряжение логического нуля) на выходе инвертора 10 также происходит перепад напряжения от состояния логической единицы в состояние логического нуля, и триггер 6 переходит в состояние логической единицы по выходу. Выходы инверторов 8 и 9 находятся в состоянии логического нуля по выходу,, и ток через резистор 12 от источника питания поступает на выходы этих элементов. Выходной транзистор закрьгоается. На нагрузке формируется спад выходного сигнала. Одновременно спад выходного напряжения происходит и на дополнительной обмотке 4 развязывающего трансформатора. При уменьшении амплитуды сигнала на инверсном входе компаратора 5 оно становится меньше, чем напряжение от порогового источника на его прямом входе, и на выходе компаратора происходит изменение сигнала от состояния логической единицы в состояние логического нуля. Поскольку это изменение поступает на второй инверсньй динамический нулевой R-вход триггера 6 позже, чем изменение, приходящее на инверсньй динамический единичньй S-вход триггера 6 за счет задержки сигнала

в выходном транзисторе 1, развязывающем трансформаторе и компараторе 5, то триггер 6 опять меняет свое состояние и переходит в состояние логического нуля на выходе, и элемент 9 отключается по выходу.Ток от источника питания через резистор 12 поступает на выход инвертора 8. Устройство готово к приему следующего входного импульса.

В случае, если -на вторичной обмотке 3 развязывающего трансформатора присутствует режим короткого замыкания или амплитуда его меньше пороговой, то во всех случаях амплитуда сигнала на дополнительной обмотке 4 меньше напряжения опорного источника и на выходе компаратора постоянно присутствует напряжение логического нуля. После окончания входного импульса триггер 6 меняет свое состояние, как было описано,,и уже постоянно остается в таком состоянии. На выходе инвертора 9 постоянно присутствует напряжение логического нуля, выходной транзистор 1 отключен ,и его состояние не зависит от сигнала на входе устройства. В дальнейшем триггер 6 может изменить свое состояние только по заднему фронту сигнала от генератора 7 опроса. В случае, если на нагрузке режим короткого замыкания отсутствует, устройство автоматически возобновляет свою работу, а если режим короткого замыкания присутствует, выходной транзистор 1 опять отключается до следующего заднего фронта сигнала от генератора 7 опроса.

Формула изобретения

Транзисторньй ключ, содержащий выходной транзистор, у которого в коллекторную цепь включена первичная обмотка развязьшающего трансформатора, а вторичная обмотка сое- динена с нагрузкой, первьш инвертор, у которого вход соединен с шиной управления, а выход - с базой выход- ного транзистора, компаратор, у ко- торого первьй вход соединен с шиной источника опорного напряжения, второй вход - с шиной защищаемой цепи, а выход - с R-входом элемента памяти, вькод элемента памяти через второй инвертор соединен с базой выходного транзистора, и третий инвертор, отличающийся тем, что, с целью увеличения амплитуды выходного сигнала и уменьшения рассеиваемой мощности, элемент памяти вьшолнен в виде RS- триггера с динамическими входами, у которого S-вход через третий инвертор соединен с шиной управления, а шина защищаемой цепи соединена с до- полнительной вторичной обмоткой развязьшающего трансформатора.

П +

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах для передачи импульсных сигналов через трансформатор в нагрузку, например в кабельную магистраль. Целью изобретения является увеличение амплитуды выходного сигнала и уменьшение рассеиваемой мощности за счет снижения потерь в выходной цепи устройства. Для достижения цели сигнал перегрузки формируется на вторичной обмотке выходного трансформатора и поступает через компаратор на вход R триггера с динамическим входом, вход S триггера подключен к шине управления, а выход через инвертор блокирует запуск выходного транзистора. 1 ил.

.Вход

0

Составитель А.Бомко Редактор Н.Яцола Техред М.Дидык

Заказ 1617/55

Тираж ,880

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор Н.Король

Подписное