Устройство для управления мощным транспортом с защитой от короткого замыкания Советский патент 1993 года по МПК H02M7/537 H02M7/12 

Изобретение относится к электротехнике, а именно, к устройствам управления полупроводниковыми приборами и системами, и может быть использовано в блоках управления с защитой от короткого замыкания.

Цель изобретения - повышение надежности за счет уменьшения полного сопротивления (импеданса) защитной цепи.

,На чертеже представлена принципиальная схема устройства для управления мощным транзистором с защитой от короткого замыкания.

Устройство содержит диод 1 защиты, резистор 2, один вывод которого подключен к одной из клемм для подключения неточна ка управляющего напряжения, задающий транзистор 3, коллектор которого через последовательно включенные резисторы 4, 5. подключен к одной клемме для подключения источника питания, а эмиттер - подклю- .чен к точке соединения анода диода 6 и одного вывода резистора 7, образующих цепочку смещения, другой вывод резистора 7 цепочки смещения подключен к одной клемме для подключения источника питания.и предназначена для подключения к эмиттеру мощного транзистора 8, катод диода 6 цепочки смещения подключен к другим клеммам для подключения -источника управляющего напряжения, источника питания и нагрузки 12, общая точка 4 и 5 резисторов предназначена для подключения к базе мощного транзистора 8, форсирующий конденсатор У, ограничительный резистор 10 и дополнительный диод 11, причем катод дополнительного диода 11 подключен к базе задающего транзистора 3 и одному выводу форсирующего конденсатора 9, другой вывод которого подключен к другому выводу резистора 2 и одному выводу ограничительного резистора 10 другой вывод которого подключен к аноду дополнительного диода 11 и аноду диода 1 защиты, катод которого предназначен для подключения к коллектору мощного транзистора 8 и подключен к одной клемме для подключения нагрузки 12.

Индексами Ui, U2, и Уз обозначены напряжения управляющего сигнала, питания и нагрузки соответственно.

Устройство работает следующим образом. При появлении положительного управляющего сигнала на входных клеммах ток через цепь; резистор 2, форсирующий конденсатор 9, база-эмиттер задающего транзистора 3 и диод 6 в начальный момент прЪтекает независимо от состояния нагрузки: активная она или реактивная, высокоомная или низкоомная, находится в нормальном состоянии или закорочена.

Емкость форсирующего конденсатора 9 задается таким образом, что форсирующий

5 ток протекает всего несколько микросекунд, т.к. на обкладке конденсатора Э подключен- ного к резистору 2, нарастает положительный потенциал, препятствующий протеканию форсирующего тока. Этого вре0 мени достаточно, чтобы транзисторы открылись. Потенциал на нагрузке 12,. а следовательно и на катоде защитного диода 1 возрастает, диод 1 запирается и не оказы- вает влияния на работу устрой5 ства управления, а транзисторы 3 и 8 при незакороченной нагрузке удерживаются в открытом состоянии током, протек а ющем по цепи: резистор 2.

0 ограничительный резистор 10, дополнительный диод 11, база-эмиттер задающего транзистора 3 и диод 6.

При коротком замыкании на выходе напряжение на нагрузке 12 равно нулю, за5 щитный диод 1 открыт, потенциал на анод диода 11 снижается, диод 11-запирается,, ток по управляющей цепи транзистора 3 не протекает и транзисторы 3 и 8 закрываются. Время закрывания транзисторов при корот0 ком замыкании нагрузки, находящейся под напряжением исчисляется наносекундами; что практически исключает искрение на клеммах нагрузки при коротком замыкании. Исключение из защитной цепи элемента за5 держки тока приводит также к более надежному шунтированию управляющей цепи задающего транзистора 3 в заявленном устройстве, за счет уменьшения активного сопротивления защитной цепи.

0 Ограничительный резистор 10 необходим для уменьшения тока, проходящего через низкоомную нагрузку или нагрузку емкостного характера в момент подачи на устройство управляющего напряжения. В

5 противном случае ток, протекающий по це- пи резистор 2, форсирующий конденсатор 9, база-эмиттер транзистора 3, диод 6 может оказаться недостаточным для открывания транзистора 3. Номинальное значение огра0 ничительного резистора 10 может быть гораздо меньше резистора 2 и исчисляться в десятках и сотнях Ом.

Дополнительный диод 11 необходим для развязки форсирующего конденсатора

5 и защитной цепи. При включении устройства на закороченную нагрузку врем срабатывания защиты не превышает нескольких микросекунд, что не приводит к значительным потерям мощности в силовой цепи уст ррйства. Форсирующий конденсатор при

заданной емкости обладает относительно небольшим размером.

Таким образом, заявленное устройство позволяет практически без увеличения стоимости устройства (цена резистора, конден- сатора и маломощного диода не превышает стоимости дросселя с ферромагнитным сердечником) повысить его надежность за счет более надежного шунтирования управляющей цепи задающего транзистора и умень- шения времени.срабатывания защиты при коротком замыкании нагрузки, находящейся под напряжением.

Формула изобретения Устройство для управления мощным транзистором с защитой от короткого замыкания, содержащее диод защиты, первый резистор, один вывод которого подключен к одной из клемм для подключения источника управляющего напряжения, задающий транзистор, коллектор которого через последовательно включенные второй и третий резисторы подключен к одной клемме для подключения источника питания, а эмиттер подключен к точке соединения анода диода и одного вывода резистора, обр азующих цепочку смещения, при этом другой вывод резистора цепочки смещения подключен к одной клемме для подключения источника питания и предназначен для подключения к эмиттеру мощного транзистора, катод диода цепочки смещения подключен-к другим клеммам для подключения источника управляющего напряжения, источника питания и нагрузки, а общая точка второго и третьего резисторов предназначена для подключения к базе мощного транзистора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, введены форсирующий конденсатор, ограничительный резистор и дополнительный диод, причем катод дополнительного диода подключен к базе задающего транзистора и одному выводу форсирующего конденсатора, другой вывод которого подключен к другому выводу первого резистора и одному выводу ограничительного резистора, другой вывод которого подключен к аноду дополнительного диода и аноду диода защиты, катод которого предназначен для подключения к коллектору мощного транзистора и подключен к одной клемме для подключения нагрузки.

Сущность изобретения: устройство содержит задающий транзистор 3, мощный транзистор 8, диод 1 защиты, цепочку смещения, состоящую из второго диода 6 и четвертого резистора 7, а также первый 2, второй 4 и третий 5 резисторы. Новым в нем является введение формирующей емкости 9, ограничительного резистора 10 и третьего диода 11, катод которого подключен к точке соединения базы задающего транзистора 3 и одного из выводов форсирующей емкости 9, второй вывод которой соединен с точкой соединения первого 2 и ограничительного 10 резисторов, а второй вывод последнего соединен с анодами диода Т защиты и третьего диода 11. Данное устройство обладает более высокой надежностью за счет уменьшения времени срабатывания защиты при коротком замыкании нагрузки, находящейся под напряжением, и более надежного шунтирования управляющей цепи задающего транзистора. 1 ил. - w Ё С 00 о VI ю