Устройство управления индуктивной нагрузкой Советский патент 1992 года по МПК H01F7/18 

i

00

о

Использование: в устройствах коммутации индуктивной нагрузки. Сущность изобретения: в устройство управления индуктивной нагрузкой, содержащее транзисторный ключ 2, блок 3 управления, служащий для формирования отпирающего базового тока транзисторного ключа 2, транзистор 4, диод 5, резистор 6, введен дополнительный резистор 7, первый вывод 8 для подключения нагрузки соединен с первым выводом резистора 6, второй вывод которого через диод 5 соединен с вторым выводом 9 для подключения нагрузки, а через резистор 7 - с первым выводом 10 для подключения источника питания, эмиттер транзистора 4 соединен с вторым выводом резистора 6, база - с вторым выводом 9 для подключения нагрузки, а коллектор - с базой транзисторного ключа 2. что позволяет улучшить габаритно-массовые характеристики устройства. 1 ил. °/0 ел С

п

V5

Изобретение относится к электроавтоматике и может найти применение в различных коммутирующих устройствах, содержащих нагрузку индуктивного характера.

Известны устройства, защищающие цепи питания от перенапряжений и повышающие износоустойчивость коммутирующих контактов за счет уменьшения искрообразо- вания при коммутации индуктивной нзгруз- ки,J ним относятся полупроводниковые СЙЬдь, шунтирующие индуктивную нагрузку.

Известно устройство, содержащее источник питания, коммутирующий контакт, индуктивную нагрузку, два диода, два резистора и два конденсатора. При размыкании контакта цепочка последовательно включенных диодов и конденсатора эффективно шунтирует индуктивную нагрузку, препятствуя резкому нарастанию ЭДС самоиндукции.

Известны также устройствамиравления индуктивной нагрузкой, в которых в качестве коммутирующего контакта используют транзисторный ключ. Так, в частности, известно устройство, которое наиболее близко по технической сущности и достигаемому результату к описываемому, которое содержит транзисторный ключ, диод, транзистор, стабилитрон, резистор и блок управления, включающий согласующий блок и логический элемент И, причем один из выходов логического блока И соединен со входом ключа, включенного между одним из выводов для подключения источника питания и одним из выводов для подключения нагрузки, параллельно которой подключена цепочка из последовательно соединенных диода и транзистора, эмиттер которого соединен с диодом и резистором, шунтирующим переход база-эмиттер, переход база-коллектор зашунтирован стабилитроном, а база транзистора через согласующий блок соединена с другим выходом логического блока И.

Недостатком известного устройства является то, что транзисторный ключ и тран- зистор должны быть выбраны равными по току и пропускать ток нагрузки, при этом диод также должен пропускать ток равный току нагрузки. Все это ведет к большим габаритно-массовым характеристикам устройства.

Целью изобретения является снижение габаритно-массовых характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что -в устройство управления индуктивной нагрузкой, содержащее транзисторный ключ, блокуправления для формирования отпирающего базового тока транзисторного ключа, выходным выводом соединенный с базой этого ключа, транзистор, диод, резистор, выводы для подключения нагрузки и выводы для подключения источника питания, причем вывод эмиттера транзисторного ключа соединен с первым выводом для подключения источника питания, вывод коллектора этого ключа - с первым выводом для подключения нагрузки, а вторые выводы

0 для подключения источника питания и нагрузки соединены, введен дополнительный резистор, первый вывод дли подключения нагрузки соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого через диод

5 соединен со вторым выводом для подключения нагрузки, а через дополнительный резистор - с первым выводом для подключения источника питания, эмиттер транзистора соединен со вторым выводом резистора, ба

0 за - со вторым выводом для подключения нагрузки, а коллектор - с базой транзисторного ключа, при этом диод включен в прямом направлении по отношению к полярности напряжения на выводах для

5 подключения источника питания, а коллек- торно-эмиттерный переход транзистора включен согласно базо-эмиттерному переходу транзисторного ключа.

На чертеже представлена схема устрой0 ства.

Устройство управления индуктивной нагрузкой 1 содержит транзисторный ключ 2, блок 3 управления для формирования отпирающего базового тока транзисторного

5 ключа 2, транзистор 4, диод 5, резистор 6, дополнительный резистор 7, первый 8 и второй 9 выводы для подключения индуктивной нагрузки, первый 10 и второй 11 выводы для подключения источника питания, причем

0 выходной вывод блока 3 управления для формирования отпирающего базового тока транзисторного ключа 2 соединен с базой этого ключа, вывод эмиттера которого соединен с первым выводом 10 для подключе5 ния источника питания, вывод коллектора этого ключа 2-е первым выводом 8 для подключения нагрузки, а вторые выводы 9 и 11 для подключения нагрузки и источника питания соединены, первый вывод 8 для

0 подключения нагруаки соединен с первым выводом резистора 6, второй вывод которого через диод 5 соединен со вторым выводом для подключения нагрузки, а через дополнительный резистор 7 - с первым вы5 водом 10 для подключения источника питания, эмиттер транзистора 4 соединен со вторым выводом резистора 6, база - со вторым выводом 9 для подключения нагрузки, а коллектор - с базой транзисторного ключа 2. при этом диод 5 включен в прямом направлении по отношению к полярности напряжения на выводах 10 и 11 для подключения источника питания, а коллекторно-эмиттер- ный переход транзистора 4 включен согласно базо-эмиттерному переходу транзисторного ключа 2.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении сигнала с блока 3 управления для формирования отпирающего базового тока транзисторного ключа на вход транзисторного ключа 2, который открывается и подключает индуктивную нагрузку 1 к источнику питания. Рабочий ток в нагрузке 1 приводит к накоплению в ней электромагнитной энергии. К резистору 6 приложено напряжение питания минус падение напряжения на транзисторном ключе 2 и диоде 5, а на резисторе 7 - напряжение питания минус напряжение на диоде. Тран- зистор 4 закрыт, приложенным к его база- эмиттерному переходу прямым падением напряжения на диоде 5.

При снятии сигнала с блока 3 управления транзисторный ключ 2 начинает закры- ваться, возникающая при этом ЭДС самоиндукции приоодит к смене полярности напряжения на нагрузке 1, транзистор 4 открывается, через него поступает сигнал на открытие транзисторного ключа 2, Напря- жение на резисторе 6 меняет полярность, значение его определяется номиналами резисторов б и 7 и не превышает разность между предельно-допустимым напряжением коллектор-эмиттер транзисторного ключа 2 и напряжением источника питания. Это напряжение не позволяет закрыться транзисторному ключу 2, ток через него снижается не мгновенно, а по мере рассеивания на нем энергии запасенной в индуктивности. К транзисторному ключу 2 прикладывается напряжение равное сумме напряжения питания и напряжения падения на резисторе 6. Значение тока через транзистор 4 определяется коэффициентом усиления транзи- сторного ключа 2 в линейном режиме,

При токе нагрузки до одного ампера и использовании в устройстве в качестве транзисторного ключа 2, например, транзи

стора типа 2Т709 весом 2,5 г, в качестве транзистора 4 транзисторную сборку 1НТ251 (одну на 4 ключа), резисторов С2-23- 0,125 Вт. а в прототипе те же транзисторы 2Т709, диод 2Д212, стабилитрон 2С175Ж и резистор типа С2-23-0.125 Вт мы получили выигрыш в габаритно-массовых характеристиках более чем в два раза. Кроме того полнее используются запасы по мощности транзистора- ключа, поскольку в ключевом режиме (управления нагрузки) он рассеивает мощности максимум 2 Вт, а допускает в линейном режиме (искрогашения) до 30 Вт.

Формула изобретения Устройство управления индуктивной нагрузкой, содержащее транзисторный ключ, блок управления для формирования отпирающего базового тока транзисторного ключа, выходным выводом соединенный с базой этого ключа, транзистор, диод, резистор, выводы для подключения нагрузки и выводы для подключения источника питания, причем вывод эмиттера транзисторного ключа соединен с первым выводом для подключения источника питания, вывод коллектора этого ключа -с первым выводом для подключения нагрузки, а вторые выводы для подключения источника питания и нагрузки соединены,отличающееся тем, что, с целью улучшения габаритно-массовых характеристик, введен дополнительный резистор, первый вывод для подключения нагрузки соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого через диод соединен с вторым выводом для подключения нагрузки, а через дополнительный резистор - с первым выводом для подключения источника питания, эмиттер транзистора соединен с вторым выводом резистора, база - с вторым выводом для подключения нагрузки, а коллектор - с базой транзисторного ключа, при этом диод включен в прямом направлении по отношению к полярности напряжения на выводах для подключения источника питания, а коллек- торно-эмиттерный переход транзистора включен согласно базоэмиттерному переходу транзисторного ключа.