Коммутирующее устройство Советский патент 1993 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано в устройствах управления электромагнитными механизмами.

Цель изобретения - повышение КПД.

На чертеже представлена схема коммутирующего устройства.

Коммутирующее устройство содержит транзисторы 1...5, из которых первый 1 и третий 3 n-p-n-типа, второй 2 и четвертый 4 p-n-p-типа, пятый 5 - полевой транзистор, источник питания 6, выполненный в виде источника тока, активно-индуктивную нагрузку 7, первый 8 и второй 9 стабилитроны, оптрон 10, содержащий.пару: светодиод- фототранзистор, первый 11, второй 12, третий 13. четвертый 14 и пятый 15 резисторы, конденсатор 16, первую 17 и вторую 18 шины источника управляющего напряжения. Коллекторы первого 1 и второго 2 транзисторов соединены между собой и подключены к первому выводу активно-индуктивной нагрузки 7, аноду первого 8 стабилитрона и первой шине источника питания 6, эмиттеры первого 1 и второго 2 транзисторов соединены между собой и подключены к аноду

второго 9 стабилитрона, второму выводу активно-индуктивной нагрузки 7 и коллекторам третьего 3 и четвертого 4 транзисторов, катоды первого 8 и второго 9 стабилитронов соединены между собой, база первого 1 транзистора соединена с эмиттером фототранзистора рптрона 10, база второго 2 транзистора через первый 11 резистор подключена к коллектору фототранзистора оптрона 10, эмиттеры первого 3 и четвертого 4 транзисторов соединены между собой и подключены ко второй шине источника питания б, база третьего 3 транзистора соединена с истоком пятого 5 транзистора, первыми выводами третьего 13 резистора и конденсатора 16, анодом светодиода оптрона 10 и подключена к первой 17 шине источника управляющего напряжения, затвор пятого 5 транзистора соединен со вторыми выводами третьего 13 резистора и конденсатора 16 и через четвертый 14 резистор подключен ко второй 18 шине источника управляющего напряжения, которая, в свою очередь, через второй резистор 12 подключена к катоду сеетодиода оптрона 10, база четвертого транзистора через пятый 15 ре J

зиетор подключена к стоку пятого 5 транзистора..

Коммутирующее устройство работает следующим образом.

При отсутствии управляющего напряжения на шинах .1.7 и 18 ток от источника питания б протекает через коллекторно- эмиттерные переходы транзисторов 3, 4 и активно-индуктивную нагрузку 7. Если на первой шине источника питания б имеется напряжение отрицательной полярности, а на второй - положительной, то ток протекает по цепи: эмиттерный переход транзисто- . ра 4, резистор 15, переход сток-исток транзистора 5, коллекторный переход транзистора 3, нагрузка 7. Транзисторы 3 и 4 открываются (транзистор 3 работает в инверсном режиме) и через нагрузку 7 протекает основная ;часть тока источника 6. Если на первой шине исто-чника питания 6 имеется положительное напряжение, а на второй. - отрицательное, то ток через нагрузку 7 протекает в обратном направлении по цепи; нагрузка J, коллекторный переход транзистора 4, резистор 15, переход сток-исток транзистора 5, змиттерный переход транзи-. стора 3. Транзисторы 3, 4 открываются (транзистор 4 работает в инверсном режиме) и через нагрузку 7 протекает основная часть тока источника 6. Когда на шины 17 и 18 подается управляющее напряжение (на шину 17 положительный, потенциал, а на шину 18 -отрицательный), светодиод оптрона 10 излучает свет и открывает фототранзистор этого оптрона..Транзисторы 1 и 2 открываются, так как их базовые токи протекают через резистор 11 и переход коллектор - эмиттер фототранзистора оптрона 10. Ток от источника питания 6 переключается из нагрузки 7 вэмиттерно-коллекторные цепи транзисторов 1 и 2. Работа транзисторов 1 и 2 аналогична работе транзисторов 3 и 4, то есть транзисторы 1 и 2 могут работать в прямом или инверсном режимах в зависимости от полярности напряжения на шинах источника питания 6. При подаче управляющего напряжения на шины 17 и 18 происходит заряд конденсатора 16. Постоянная времени заряда равна

T3 R14 С16,,

где Ri4 - сопротивление резистора 14,

Ci6 - емкость конденсатора 16.

Транзистор 5 запирается через определенный промежуток времени, когда напряжение на конденсаторе 16 достигнет порога запирания. Это, в свою очередь, приводит к запиранию транзисторов 3 и 4, Таким обра- . зом, отключение нагрузки 7 от источника питания 6 происходит поэтапно: сначала производится переключение тока из нагрузки 7 в коллекторно-змиттерные цепи транзисторов 1 и 2, а затем, через определенный промежуток времени, отключается источник питания б.

При отключении управляющего напряжения происходит разряд конденсатора 16 через резистор 13, после чего транзистор 5 отпирается. Вследствие этого, транзисторы 3 и 4 также отпираются и ток от источника

0 питания б поступает в нагрузку 7. Транзисторы 1 и 2 запираются, а один из стабилитронов 8 или 9 пробивается (в зависимости от полярности источника питания), что ограничивает напряжение между эмиттерами и

5. коллекторами транзисторов 1 и 2, Далее ток через нагрузку 7 нарастает до номинального значения и один из стабилитронов запирается.

КПД предложенного устройства выше,

0 чем у известных за счет поэтапного переключения тока из индуктивной нагрузки в активную с последующим, отключением источника питания.

Ф о рм у л а и. з о б р е т е и и я

5 Коммутирующее устройство, содержащее первый п-р-п-транзистор, источник пи тания, выполненный в виде источника тока, активно-индуктивную нагрузку, первый стабилитрон, коллектор первого транзистора

0 подключен к первому выводу активно-индуктивной нагрузки, аноду первого стаби- .. литрриа и первой шине источника питания, эмиттер первого транзистора подключен к второму выводу активно-индуктивной на5 грузки, отл ичающееся тем, что, с целью повышения КПД, введены второй р-п-р- транзистор, третий п-р-п-транзистор. четвертый р-п-р-транзистор, пятый полевой транзистор, второй стабилитрон, оптррн,

0 пять резисторов, конденсатор, эмиттер и коллектор второго транзистора подключены соответственно с эмиттером и коллектором первого транзистора, база первого транзистора соединена с эмиттером фототранзи5 стора оптрона, без второго транзистора через первый резистор подключена к коллектору фототранзистора оптрона, катод сеетодиода оптрона соединен с первым выводом второго резистора, катоды первого и

0 второго стабилитронов соединены между собой, эмиттеры и коллекторы третьего и четвертого транзисторов попарно соединены между собой и подключены соответственно к второй шине источника питания и

5 второму выводу активно-индуктивной нагрузки, база третьего транзистора соединена с истоком пятого транзистора, первыми выводами третьего резистора и конденсатора, анодом светодиода оптрона и подключена к первой шине источника управляющего

напряжения, затвор пятого транзистора соединен с вторыми выводами третьего резистора и конденсатора и через четвертый. резистор подключен к второму выводу второго резистора и второй шине источника управляющего напряжения, база четвертого транзистора через пятый резистор подключена к стоку пятого транзистора.

Использование: изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано в устройствах управления электромагнитными механизмами. Сущность изобретения: устройство содержит 5 транзисторов (1-5), 1 источник питания (6) 1 нагрузку (7), 2 стабилитрона {8,9), 1 оптрон