Устройство для управления мощным транзистором с защитой от перегрузок и короткого замыкания Советский патент 1992 года по МПК H02M1/08 H02H7/12 

1

(21)4884041/07 (22)20.11.90 (46)07.10.92. Бюл. №37

(71)Научно-исследовательский институт технологии машиностроения

(72)С.В.Вельский и В,П.Коробков (56) Авторское свидетельство СССР № 978265,кл. Н 02 М 7/12, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1078551, кл. Н 02 М 1/08, Н 02 Н 7/12, 1981.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНЫМ ТРАНЗИСТОРОМ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

(57) Сущность изобретения: задающий транзистор 1, восемь транзисторов 2,3,4, 6,7, 9, 10, 11, шунтирующий транзистор 12, два диода 13,14, однопереходный транзистор 8. 2-1 3-5-8-12. 1 ил.

(Л

С

#

XI

О

XI

О

Јь Ю

Изобретение относится к устройствам управления и защиты выходных сигналов электронных цепей от перегрузок и короткого замыкания.

Известны устройства защиты транзи- сторных ключей от перегрузок, содержащие формирователь управляющих импульсов, оптрон, диод и выходной транзистор.

Недостатки такого устройства - низкая надежность и небольшие функциональные возможности ввиду того, что в качестве сигнала о перегрузке транзистора используется разность напряжений 11бэ и 11кэ. Эта разность Составляет в лучшем случае несколько сот милливольт, а у мощных транзи- сторов напряжений Укэ нас, может быть вообще больше Убэ, что является нормальным рабочим режимом для транзистора. В этом случае использовать данное устройство нельзя.

Наиболее близко к предлагаемому устройство управления с защитой от короткого замыкания, содержащее транзистор, подсоединенный базой через первый резистор к одной из клемм для подключения источника управляющего напряжения и к аноду первого диода, катод которого подключен к катоду второго диода, а коллектор задающего транзистора подсоединен к первой клемме для подключения источника питания через последовательно соединенные второй и третий резисторы, точка соединения которых подключена к базе мощного транзистора, эмиттер которого соединен с первой клеммой для подключения источника пита- ния, коллектор подсоединен к катоду второго диода и к первой клемме для подключения нагрузки, четвертый и пятый резисторы, при этом вторые клеммы для подключения источников питания и управ- ляющего напряжения и нагрузки подсоеди- .нены к общей шине, дополнительный диод, подсоединенный катодом к общей шине и анодом - к эмиттеру задающего транзистора и через четвертый резистор - к первой клемме для подключения источника питания, подсоединенной через пятый резистор к аноду второго диода и входу ограничителя напряжения, выход которого подсоединен к общей шине.-

Недостатки извест ного устройства - невысокая надежность, низкий КПД и ограниченные функциональные возможности.

Невысокая надежность объясняется тем, что некоторые элементы схемы необхо- димо рассчитывать каждый раз под предполагаемую максимальную нагрузку.

Кроме того, если во время работы устройства нагрузка увеличивается настолько, что мощный транзистор входит в линейный

режим, но напряжение на нагрузке больше, напряжения на базе задающего транзистора, защита не срабатывает, и наступает тепловой пробой мощного транзистора.

Еще одним недостатком известного устройства является его низкий КПД, особенно при работе на низкоомную нагрузку. Если устройство не включено, в нагрузке рассеивается мощность, определяемая напряжением на нагрузке, которое должно быть больше напряжения на базе задающего транзистора, и сопротивлением нагрузки. Эта мощность может быть значительной. Еще большая мощность постоянно рассеивается на стабилитроне и балластном сопротивлении. Это значительно снижает КПД устройства.

Кроме того, наличие постоянного напряжения на нагрузке, даже при выключенном устройстве, делает невозможным применение данного устройства для проверки времени отпускания реле, а низковольтные реле вообще не выключаются.

Цель изобретения - повышение надежности, увеличение КПД и расширение функциональных возможностей устройства управления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления мощным транзистором с защитой от перегрузок и короткого замыкания введены делитель напряжения на четвертом и пятом резисторах, два диода, однопереходный транзистор, шунтирующий транзистор, шестой, седьмой и восьмой резисторы, причем делитель напряжения подключен между первой клеммой для подключения источника питания и общей шиной, эмиттер однопереход- ного транзистора соединен со средней точкой делителя напряжения, первая база соединена через шестой резистор с первой клеммой для подключения источника питания, вторая база - с общей шиной через последовательно соединенные седьмой и восьмой резисторы, точка соединения которых подключена к базе шунтирующего транзистора, эмиттер которого подсоединен к общей шине, а коллектор подключен к базе задающего транзистора. При этом катоды диодов соединены со средней точкой делителя напряжения, анод первого диода предназначен для соединения с коллектором мощного транзистора, а анод второго диода соединен с коллектором задающего транзистора.

Известных технических решений с такими отличительными признаками не найдено в патентной и технической литературе.

На чертеже представлена принципи- Л льная электрическая схема устройства.

Устройство содержит задающий транзистор 1, резисторы 2-4, мощный транзистор 5, резисторы 6, 7, однопереходный транзистор 8, резисторы 9-11, шунтирующий транзистор 12 и диоды 13, 14.

К выходу устройства подсоединены клеммы для подключения нагрузки 15. Индексами Ui, L)2, Us обозначены напряжения входного, выходного сигналов и питания соответственно.

Устройство управления работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала Lh транзисторы 1 и 5 закрыты. Высокоомный делитель на резисторах 6 и 7 подобран таким образом, чтобы напряжение на эмиттере однопереходного транзистора 8 было достаточно для его открытия, но при нормальной работе устройства резистор 6 шунтируется цепью: резисторы 3, 4, диод 14. Поэтому напряжение на эмиттере однопереходного транзистора 8 меньше напряжения включения, и транзистор 8 закрыт. Шунтирующий транзистор 12, который разрешает прохождение управляющего напряжения Ui, также закрыт. При появлении управляющего напряжения Ui транзистор 1 открывается, открывая транзистор 5. Одно- переходный транзистор 8 закрыт, так как резистор 6 шунтируется цепью: транзистор 5 и диод 13.

Если нагрузка 15 устройства возрастает настолько, что мощный транзистор 5 входит в линейный режим, и напряжение на выходе становится меньше напряжения включения однопереходного транзистора 8,последний включается. После этого открывается шунтирующий транзистор 12, который закрывает управляющий транзистор 1 и, соответственно, мощный транзистор 5,

Напряжение на эмиттере однопереходного транзистора 8 увеличивается, но резисторы 3, 4, 6 и 9 рассчитаны таким образом, чтобы напряжение; иЭБ1 однопереходного транзистора 8 было меньше напряжения выключения, поэтому однопереходный транзистор 8 остается включенным, а устройство управления отключенным.

После выключения напряжения питания Us, устранения неисправности в нагрузке и включения напряжения питания Уз устройство управления вновь готово к работе.

Использование описанного устройства позволит надежно защитить мощный транзистор от коротких замыканий и перегрузок, обеспечит устойчивую работу при изменении сопротивления нагрузки в широком диапазоне как при включении устройства, так и во время его работы, а также повысит КПД устройства защиты.

Формула изобретения

Устройство для управления мощным транзистором с защитой от перегрузок и короткого замыкания.содержащее задаю- ций транзистор, подсоединенный базой через первый резистор к первой клемме для

подключения источника управляющего напряжения, а коллектором через последовательно соединенные второй и третий резисторы к первой клемме для подключения источника питания, предназначенной

для подключения к эмиттеру мощного транзистора, при этом точка соединения второго и третьего резисторов предназначена для подключения к базе мощного транзистора, первая клемма для подключения нагрузки

предназначена для подключения к коллектору мощного транзистора, а вторые клеммы для подключения источников питания, управляющего напряжения и нагрузки подсоединены к общей шине, отличающее с я тем, что, с целью повышения надежности, увеличения КПД и расширения функциональных возможностей, введены делитель напряжения, выполненный на четвертом и пятом резисторах, два диода, однопереходной транзистор, шунтирующий транзистор, шестой, седьмой и восьмой резисторы, причем делитель напряжения подключен между первой клеммой для подключения источника питания и обшей шиной, змиттер однопереходного транзистора соединен со средней точкой делителя напряжения, первая база - через шестой резистор с первой клеммой для подключения источника питания, вторая база - с общей шиной через

последовательно соединенные седьмой и восьмой резисторы, точка соединения которых подключена к базе шунтирующего транзистора, эмиттер которого подсоединен к общей шине, а коллектор к базе задающего

транзистора, при этом катоды диодов соединены со средней точкой делителя напряжения, анод первого диода предназначен для соединения с коллектором мощного транзистора, а анод второго диода соединен с коллектором задающего транзистора.