Усилитель с защитой от перегрузки Советский патент 1992 года по МПК H03F3/04 H02H7/20 

Устройство относится к электронной технике, и может быть использовано для защиты полупроводниковых коммутирующих устройств в электроприводе, электротехнологии и в источниках питания радиоаппаратуры.

Известен транзисторный усилитель, содержащий первый и второй транзисторы разных типов проводимости, эмиттеры которых подключены к разным полюсам источника питания, порвый делитель напряжения, включенный между коллектором и эмиттером первого транзистора.

Недостатком известного транзисторного усилителя является повышенное потребление электроэнергии в режиме холостого хода (когда не подан сигнал на включение) за счет потерь мощности на резисторах первого и второго делителей напряжения.

Известен также усилитель с защитой от перегрузки, содержащий входной и выходной каскады, выполненные на транзисторах разного типа проводимости, включенных по схеме с общим эмиттером, и пороговый элемент, подключенный одним концом к коллектору транзистора выходного каскада, а вторым концом подключен к базе транзистора входного каскада, резистор, шунтиру- ющий коллекторно-змиттерный переход транзистора выходного каскада.

Недостатком известного усилителя является повышенное потребление электроэнергии при отсутствии входного отпирающего сигнала за счет протекания тока по цепи: шина источника питания, резистор нагрузки, общая шина.

Цель изобретения - повышение КПД усилителя в режиме холостого хода.

Цель достигается тем, что в усилитель с защитой от перегрузки, содержащий входной и выходной каскады, выполненные на транзисторах разного типа проводимости, включенных по схеме с общим эмиттером, пороговый элемент, подключенный одним концом к коллектору транзистора выходного каскада, а вторым концом подключен к базе транзистора входного каскада, введены первый и второй транзисторы такого же типа проводимости,-что и транзистор входного каскада, соединенные эмиттерами с шиной питания, третий и четвертый транзисторы такого же типа проводимости, что и транзистор выходного каскада, соединенные эмиттерами с общей шиной, конденсатор, включенный между коллектором первого транзистора и базой второго транзистора, одиннадцать резисторов, первый из которых соединен первым выводом с входной шиной и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен

с базой третьего транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине, второй вывод первого резистора соединен с базой первого транзистора и с первым выводом

третьего резистора, второй вывод которого подключен к общей шине, с которой соединены первые выводы четвертого, пятого и шестого резисторов, при этом второй вывод четвертого резистора соединен с базой

транзистора выходного каскада и коллектором транзистора входного каскада, эмиттер которого соединен с первым выводом седьмого резистора, второй вывод которого под- ключен к шине питания, к которой

подсоединен первый вывод восьмого резистора и первый вывод десятого резистора, второй вывод которого соединен с базой второго транзистора, коллектор которого соединен с первым выводом десятого резистора, второй вывод которого соединен со вторым выводом резистора и базой четвертого транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллектор соединен с выходной шиной, и коллектором транзистора выходного каскада, при этом коллектор первого транзистора соединен со вторым выводом шестого резистора, коллектор третьего транзистора соединен с первым выводом одиннадцатого резистора, второй

вывод которого соединен со вторым выводом восьмого резистора и с базой транзистора выходного каскада.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство

отличается наличием новых элементов, а именно, дополнительных транзисторов, резисторов, конденсатора и их связями.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения Новизна.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что введенные новые элементы и связи позволяют повысить КПД. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию Существенные отличия.

. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема усилителя.

Усилитель содержит транзисторы 1-6, пороговый элемент 7, конденсатор 8, резисторы 9-19, входную шину 20, шину питания 21, выходную шину 22 и общую шину 23. Входная шина 20 соединена с одним

выводом резистора 9 и с одним выводом резистора 10, другой вывод которого соединен с базой транзистора 3, эмиттер которого подключен к общей шине 23, с которой также соединены одни выводы резисторов

12, 13, 14 и эмиттеры транзисторов 5 и 6.

Вывод резистора 17 соединэн с одним выводом резистора 10 и с базой транзистора

1,эмиттер которого подключен к шине питания 21, с которой также соединены одни выводы резисторов 15, 16, 17 и эмиттер транзистора 2, база которого соединена с другим выводом резистора 17 и с первым выводом конденсатора 8, второй вывод которого соединен с коллектором транзистора 1, и с другим выводом резистора 14. Коллектор транзистора 2 соединен с первым выводом резистора 18, второй -вывод которого подключен к другому выводу резистора 13 и к базе транзистора 6, коллектор которого соединен с выходной шиной 22, к которой также подсоединены коллектор транзистора 5 и анод порогового элемента 7, катод которого соединен с другим выводом резистора 16, первым выводом резистора 19, второй вывод которого соединен с коллектором транзистора 3. Второй вывод резистора 15 соединен с эмиттером резистора 4, коллектор которого соединен с другим выводом резмстора 12 и с базой транзистора 5.

Усилитель работает следующим образом.

В исходном состоянии транзистор 1 от- крытотрицательным потенциалом, поступающим на его базу через резистор 11, конденсаторе разряжен, остальныетранзи- сторы закрыты, При поступлении на входную шину 20 управляющего сигнала положительной полярности транзистор 1 запирается и начинает заряжаться конденсатор 8 по цепи: общая шина 23, резистор 14, базо-эмиттерный переход транзистора

2,шина питания 21.

Транзистор 2 отпирается, также отпирается транзистор 6 и подсоединяет шину питания к выходной шине 22, в результате чего анод порогового элемента 7 становится отрицательным по сравнению с катодом и он запирается. Открытое состояние транзисторов 2 и 6 поддерживается на протяжении времени заряда конденсатора 8.

Одновременно с закрытием транзистора 1 происходит отпирание транзистора 3, а в тот момент, когда закроется элемент и отпирание транзистора 4, который отпирает транзистор 5, подсоединяющий общую шину 23 к выходной шине 22 -уже. на время действия положительного управляющего сигнала на управляющей шине 20.

В случае нарушения нормальных условий эксплуатации усилителя, например, при уменьшении сопротивления нагрузки ниже номинального тока в цепи будет увеличиваться до тех пор, пока транзистор 5 не будет выходить из насыщения. Увеличениепадения напряжения между коллектором и эмиттером транзистора 5 приводит к смещению в прямом направлении элемента 7. Дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки приведен к уменьшению падения напряжения на резисторе 16, что, в свою очередь, приведет к уменьшению тока эмиттера транзистора 4 и к еще большему закрыванию транзистора 5. то есть к уменьшению тока коллектора этого транзистора. В случае короткого замыкания в нагрузке падение напряжения на резисторе 16 будет не больше падения напряжения на пороговом элементе 7. смещенном в прямом направлении, а значит весьма мал будет ток эмиттера транзистора 4.

Таким образом, введение в усилитель новых элементов позволило повысить его КПД на 10% за счет устранения протекания

тока через нагрузку в режиме холостого хода.

Формула изобретения

Усилитель с защитой от перегрузки, содержащий входной и выходной каскады,выполненные на транзисторах разного типа проводимости, включенных по схеме с общим эмиттером, пороговый элемент, подключенный одним концом к коллектору транзистора выходного каскада, а вторым концом - к базе транзистора входного каскада, отличающийся тем, что, с целью увеличения его КПД в режиме холостого хода, в него введены четыре транзистора, конденсатор и одиннадцать резнсторос, причем, первый и второй транзисторы имеют такой же тип проводимости, что и транзистор входного каскада, и соединены эмиттерами

с шиной питания, третий и четвертый транзисторы имеют такой же тип проводимости, что и транзистор выходного каскада, и соединены эмиттерами с общей шиной, конденсатор включен между коллектором

первого транзистора и базой второго транзистора, первый резистор соединен первым выводом с входной шиной и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с базой третьего

транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине, второй вывод первого резистора соединен с базой первого транзистора и с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого подключен к общей шине, с которой соединены первые выводы четвертого, пятого и шестого резисторов, при этом второй вывод четвертого резистора соединен с базой транзистора выходного каскада и коллектором транзистора входного каскада, эмиттер которого соединен с

первым выводом седьмого резистора, второй вывод которого подключен к шине питания, с которой соединены первый вывод восьмого резистора и первый вывод девятого резистора, второй вывод которого соединен с базой второго транзистора, коллектор которого соединен с первым выводом десятого резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом пятого резистора и базой четвертого транзистора, эмиттер ко

торого подключен к общей шине, а коллектор соединен с выходной шиной и коллектором транзистора выходного каскада, при этом коллектор первого транзистора соединен с вторым выводом шестого резистора, коллектор третьего транзистора соединен с первым выводом одиннадцатого резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом восьмого резистора и с базой транзистора входного каскада.

Сущность изобретения: Устройство содержит 6 транзисторов 1-6,1 конденсаторе. 11 резисторов 9-19. При уменьшении сопротивления нагрузки ниже номинального ток в цепи будет увеличиваться до тех пор, пока транзистор 5 не будет выходить из насыщения. Увеличение падения напряжения между коллектором и эмиттер транзистора 5 приводит к смещению в прямом направлении элемента 7. В результате будет уменьшаться падение напряжения на резисторе 16, что приведет к уменьшению тока эмиттера транзистора 4 и к еще большему закрыванию транзистора 5. 1 ил.