Транзисторный ключ с защитой от перегрузки Советский патент 1992 года по МПК H03K17/82 

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

В известном устройстве, содержащем два транзистора, четыре резистора, диод, реле (нагрузку), элемент И, оптрон, усилитель, одновибратор иблок сигнализации, вход которого соединен с выходом одновибратора и вторым входом элемента И, первый вход элемента И подключен к входной шине, выход элемента И через первый резистор соединен с базой силового транзистора, коллектор силового транзистора подключен к катоду диода, первому выводу второго резистора и через нагрузку к шине питания, второй вывод второго резистора через светодиод оптрона соединен с коллектором второго транзистора, база второго транзистора через третий токоограничительный резистор подключена к эмиттеру ключевого транзистора и к первому выводу четвертого токоограничительного резистора, эмиттер второго транзистора,второй вывод четвертоготокоограничительного резистора и анод диода соединены с общей шиной, фотодиод оптрона подключен к входу усилителя.

Недостатком данного устройства является недостаточная надежность защиты силового транзистора при перегрузке.

. Цель изобретения - повышение надежности защиты силового транзистора при перегрузке.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два транзистора, диод, реле (нагрузку), элемент И, оптроп, усилитель, односибратор и блок сигнализации, вход которого соединен с выхо,цом одновибратора и вторым входом элемента И, первый вход элемента И подключен к вход|10й шине, выход элемента И через первый резистор соединен с базой силового транзистора, коллектор силового транзистора подключен к катоду диода, первому выводу второго резистора м через нагрузку к шине питания, второй вывод второго резистора через светодиод оптрона соединен с коллектором второго транзистора, база второго транзистора через третий токоограничительный резистор подключена к эмиттеру силового транзистора и к первому выводу четвертого токоограничительного резистора, эмиттер второго транзистора, второй вывод четвертого токоограничытельного резистора и анод диода соединены с общей шиной, фотодиод оптрона подключен к входу усилителя, введены дополнительно одновибратор и элемент И, выход усилителя через дополнительный элемент И

соединен с входом одновибратора, выход которого через дополнительный одновибратор подключен к второму входу дополнительного элемента И.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства: на фиг. 2 один из способов реализации блока сигнализации.

Устройство содержит элемент И 1, первый вход которого подключен к входной клемме 16, а вь1ход через токоограничительный резистор 2 соединен с базой силового транзистора 5, коллектор которого через нагрузку А подключен к плюсовой шине 17 питания, а также соединен с катодом диода 3 и через резистор 7 и светодиод оптрона 9 с коллектором транзистора 10, эмиттер которого подкл 0чен к общей шине 18, а база через резистор 8 к эмиттеру силового транзистора 5 и к первому выводу резистора б, второй вывод резистора 6 и анод диода 3 соединены с общей шиной 18.

Фотодиод оптрона 9 подключен к входу усилителя 11, выход которого соединен с первым входом элемента И 12, выход которого подключен к входу одновибратора 14. Выход одновибратора М соединен с входом блока 15 сигнализации, вторым входом элемента И 1 и входом одновибратора 13, выход которого подключен к второму входу элемента И 12.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на первый вход элемента И 1 с шины 16 подается напряжение, соответствующее, логическому О, на второй вход с выхода одновибратора 14 поступает логическая 1. Силовой транзистор 5 закрыт (режим отсечки) низким потенциалом, соответствующим логическому О, поступающему с выхода элемента И 1, транзистор 10 закрыт (режим отсечки) и оптром 9 выключен. С выхода усилителя 11 выходное напряжение, соответствующее логическому О, подается на вход элемента И 12, на второй вход поступает логическая 1 с выхода одновибратора 13. Выходное напряжение логического О с выхода элемента И 12 подается на вход одновибратора 14, с выхода которого напряжение, соответствующее логической 1,поступает на вход блока 15 сигнализации, вход одновибратора 13 и второй вход элемента И 1.

При подаче управляющего сигнала, соответствующего логической 1, на первый вход элемента И 1 с шины 16 на выходе элемента И 1 сформируется логическая 1, отпирающая силовой транзистор 5 (режим насыщения), а следовательно, и транзистор 10 (режим насыщения). Резисторы 2 и 8 ограничивают базовый ток транзисторов 5 и 10 соответственно. Коллекторный потенциал силового транзистора 5 понижается и коллекторный ток транзистора 10 недостаточен для еключения оптрона 9. При появлении короткого замыкания нагрузки 4 (обмотка реле) напряжение на коллекторе силового транзистора 5 повышается до напряжения источника питания, при этом увеличивается и коллекторный ток транзистора ТО до величины, необходимой для включения оптрона 9. Коллекторный ток транзистора 10 ограничен резистором 7, Включение оптрона 9 вызывает срабатывание усилителя 11, на выходе которого формируется перепад напряжения с низкого уровня на высокий (положительный фронт), который, пройдя через элемент И 12, запускает одновибратор 14, на выходе которого формируется отрицательный импульс длительностью Ti , поступающий на вход блока 15 сигнализации, вход одновибратора 13 и на второй вход элемента 1/11. По переднему фронту (перепад напряжения с высокого уровня на низкий) отрицательного импульса запускается одновибратор 13, на выходе которого формируется запрещающий импульс отрицательной полярности длительностью га . поступающий на второй вход элемента 1/1 12, причем длительность Q больше длительности TI . При поступлении отрицательного импульса на вход элемента И 1 на его выходе формируется сигнал логического О, закрывающий силовой транзистор 5, транзистор 10 и выключение оптрона 9, а на выходе усилителя 11 формируется сигнал логического О, поступающего на первый вход элемента И 12. По окончанию отрицательного импульса включается силовой транзистор 5, транзистор 10, оптрон 9 и на выходе усилителя 11 формируется положительный фронт, прохождение которого на вход одновибратора 14 запрещено схемой И 12, на второй вход которой поступает запрещающий импульс с выхода одновибратора 13. По окончанию запрещающего импульса положительным его фронтом (перепад напряжения с низкого уровня на высокий) запускается одновибратор Il и далее процесс повторяется. Таким образом при коротком замыкаНИИ нагрузки устройство переходит в режим генерации. При этом мощность, рассеиваемая на коллекторе силового транзистора, определяется по формуле: где , т - длительность отрицательного импульса, вырабатываемого одновибратором 14; Т п ti - период генерации: ti Г2-rt - время работы силового транзистора; Г2 - длительность запрещающего импульса, вырабатываемого одновибратором 13; UK - напряжение на коллекторе силового транзистора; IK - ток коллектора силового транзистора. Причем, изменяя длительность запрещающего импульса Г2 , изменяется время работы силового транзистора ti, а следовательно, скважность и мощность, рассеиваемая на коллекторе силового транзистора 5. Генераторный режим позволяет осуществить сигнализацию короткого замыкания нагрузки 4. При этом импульсы генерации с выхода одновибратора 14 поступают в блок 15 сигнализации, выполнен.чый согласно фиг. 2 и содержащий логический элемент И-НЕ 19, токоограничителькый резистор 20 и светоизлучающий диод 21, соединенные соответствующим образом. При поступлении на вход блока 15 сигнализации отрицательного импульса светодиод светится, тем самым информирует о наличии короткого замыкания нагрузки. Формула и зоб,ре тения Транзисторный ключ с защитой от перегрузки, содержащий два транзистора, четыре резистора, диод, первый элемент И, оптрон,усилитель, первый одновибратор и блок сигнализации, вход которого соединен с выходом первого одновибратора и вторым входом первого элемента И, первый вход которого подключен к входной шине, а выход через первый резистор соединен с базой силового транзистора, коллектор которого подключен к катоду диода, первому выводу второго резистора и через нагрузку к шине питания, второй вывод второго резистора через светодиод оптрона соединен с коллектором второго транзистора, база которого через третий резистор подключена к эмиттеру силового транзистора и к первому выводу четвертого резистора, эмиттер второго транзистора, второй вывод четвертого резистора и анод диода

соединены с общей шиной, фотодиод оптрона подключен к входу усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, введены второй одновибратор и второй элемент И, вход второго одновибратора подключен к выходу первого

одновибратора, а выход - к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с входом первого одновибратора, второй вход второго элемента И подключен к выходу усилителя.

Использование; изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для управления реле или индикаторами, удаленными от объекта. Сущность изобретения: устройство содержит два транзистора 5 и 10, четыре резистора 2, 6, 7 и 8, диод 3, оптрон 9, два элемента И 1 и 12, усилитель 11, два одновибратора 13 и 14, блок 15 сигнализации, входную шину 16 и шину 17 питания. 2 ил.

Щиё2

W