Транзисторный ключ с защитой от перегрузки Советский патент 1990 года по МПК H03K17/08 

сл о

00

Е

00

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для управления реле или индикаторами, удаленными от обьекта.

Цель изобретения - уменьшение рассеиваемой мощности при перегрузке.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Транзисторный ключ содержит силовой 1 и дополнительный 2 транзисторы, четыре резистора 3-6, диод 7, злемент И 8, оптрон 9, усилитель 10, одновибратор 11, блок 12 сигнализации. Первый вход элемента И 8 соединен с входной шиной 13, выход через резистор 5 - с базой транзистора 1, коллектор которого через нагрузку 14 подключен к шине 15 питания, а также соединен с катодом диода 7 и через резистор 3 и светодиод оптрона 9 - с коллектором транзистора 2, эмиттер которого соединен с общей шиной 16, а база через резистор 6 с эмиттером транзистора 1, который через резистор 4 соединен с общей шиной 16, анод диода 7 соединен с общей шиной 16. Фотодиод оптрона 9 подключен к входу усилителя 10, выход которого подключен к входу одновиб- ратора 11, выход которого соединен с входом блока 12 и вторым входом элемента И 8. Блок 12 выполнен на основе светодио- да, который своим свечением сигнализирует о наличии перегрузки в устройстве.

Транзисторный ключ работает следующим образом.

В исходном состоянии на первый вход элемента И 8 с шины 13 подается напряжение, соответствующее логическому О, на второй вход с выхода одновибратора 11 поступает логическая Г. Транзистор 1 закрыт (режим отсечки) низким потенциалом, соответствующим логическому О, поступающему с выхода элемента И 8, транзистор 2 закрыт (режим отсчета) и оптрон 9 выключен. С выхода одновибратора 11 напряжение, соответствующее логической 1, поступает на вход блока 12 сигнализации и второй вход элемента И 8.

При подаче на первый вход элемента И 8 с шины 13 логической Г на выходе элемента И 8 формируется состояние Г. отпирающее транзистор 1 (режим насыщения) а, следовательно, и транзистор 2 (режим насыщения). Резисторы 5 и 6 ограничивают базовый ток транзисторов 1 и 2 соответственно. Коллекторный потенциал открытого транзистора 1 понижается и равен

UKTl UR4+UK3.

где UM - падение напряжения на резисторе 4; UKS - напряжение насыщения транзистора 1.

При этом коллекторный ток транзистора 2 недостаточен для включения оптрона 9. При появлении короткого замыкания нагрузки 14 (обмотки реле) напряжение на 5 коллекторе транзистора 1 повышается до напряжения источника питания, при этом увеличивается и коллекторный ток транзистора 2 до величины, необходимой для включения оптрона 9. Коллекторный ток 10 транзистора 2 ограничен резистором 3. Включение оптрона 9 вызывает срабатывание усилителя 10, на выходе которого формируется перепад напряжения с высокого уровня на низкий (отрицательный фронт), 5 запускающий одновибратор 11. на выходе которого формируется отрицательный импульс, поступающий на второй вход элемента И 8 и на вход блока 12.

При поступлении отрицательного им- 0 пульса на вход элемента И 8 на его выходе формируется логический О, закрывающий транзистор 1, что вызывает закрывание транзистора 2 и выключение оптрона 9, а на выходе усилителя. 10 сформируется логиче- 5 екая 1. После окончания отрицательного импульса процесс повторяется, т.е. включаются транзисторы 1 и 2, оптрон 9, сформированный усилителем 10 отрицательный перепад запускает одновибратор 11 и далее 0 процесс повторяется.

Таким образом, при коротком замыкании нагрузки устройство переходит в режим генерации.

При этом мощность, рассеиваемая на 6 коллекторе транзистора 1. уменьшается согласно формуле

Pk

40

Uklk Q

где Q Y - скважность;

г- период генерации;

ti - длительность отрицательного импульса, вырабатываемого одиовибратором 11;

г - время работы транзистора 1 при закороченной нагрузке 14,

r t2+t3+t4+t5.

t2 - время задержки включения оптрона 9; t3- время задержки включения усилителя 10;

14 - время задержки включения одно- вибратора 11;

ts - время задержки включения элемента И 8;

UK - напряжение на коллекторе транзитора 1;

IK - ток коллектора транзистора 1,

Причем, изменяя длительность отрицательного импульса, вырабатываемого одно- вибратором 11, изменяется скважность, а следовательно, и мощность, рассеиваемая транзистором 1 в режиме короткого замы- кания.

Генераторный режим позволяет осуществить сигнализацию, указывающую на наличие короткого замыкания нагрузки 14,

При этом импульсы генерации с выхода одновибратора 11 поступают на вход блока 12 сигнализации. При поступлении на вход блока 12 сигнализации отрицательного импульса светодиод светится, тем самым информирует оператора о наличии короткого замыкания нагрузки.

Таким образом, применение предлагаемого транзисторного ключа позволит сигнализировать наличие короткого замыкания нагрузки и тем самым быстро локализовать неисправность, а также уменьшить мощность, рассеиваемую на коллекторе силового транзистора.

Формула изобретения Транзисторный ключ с защитой от пере- грузки, содержащий силовой транзистор,

три резистора и диод, катод которого соединен с коллектором силового транзистора и первым выводом первого резистора, коллектор силового транзистора через нагрузку соединен с шиной питания, змиттер через второй резистор - с общей шиной, а база соединена с первым выводом третьего резистора, анод диода соединен с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью уменьшения рассеиваемой мощности при перегрузке, введены злемент И, дополнительный транзистор, четвертый резистор, оптрон, усилитель, одновибратор и блок сигнализации, первый вход элемента И подключен к входной шине, выход элемента И соединен с вторым выводом третьего резистора, база дополнительного транзистора через четвертый резистор соединена с эмиттером силового транзистора, эмиттер - с общей шиной, а коллектор через светодиод оптрона соединен с вторым выводом первого резистора, фотодиод оптрона подключен к входу усилителя, выход которого соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с входом блока сигнализации и вторым входом элемента И.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для управления реле или индикаторами, удаленными от объекта. Цель изобретения - уменьшение рассеиваемой мощности при перегрузке. Устройство содержит силовой транзистор 1, резисторы 3, 4, 5, диод 7. В устройство введены дополнительный транзистор 2, резистор 6, элемент И 8, оптрон 9, усилитель 10, одновибратор 11 и блок 12 сигнализации. При возникновении перегрузки устройство переходит в режим генерации, за счет чего достигается цель. 1 ил.