Оптоэлектронный ключ Советский патент 1980 года по МПК H03K17/567 

I

- Изобретение относится к области коммутационной техники и аппаратуры передачи данных и может быть исполь-. , зовано в телеграфных устройствах для формирования и передачи сигна- 5 лов в линию связи.

Известно переключающее устройство, содержащее управляемый ключевой элеiweHT, соединенный последовательно ; с нагрузкой, оптрон, пороговый эле- 10 мент, триггер, блок переключения и ЕС-цепь, включенную последовательно с управляемым ключевым элементом

1 .

Однако это устройство сложно по конструкции и обладает недостаточно стабильностью коммутируемого тока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству яв.пяется оптоэлектронный ключ, со- 20 держаний составной транзистор, первый и второй оптроны, переменный резистор и источник питания, база составного транзистора подключена через фотодиод первого оптрона к шине 25 подключения нагрузки, через фотодиод второго оптрона соединена с шиной источника питания, светодиод первого слтрона подключен к управляющему входу устройства, а светодиод второго ЗО

Ьптрона включен между шиной источника питания и первым выводом переменного резистора 2.

Однако это устройство обладает недостаточной стабильностью коммутируемого тока и имеет низкую надежность функционирования.

Цель изобретения - увеличение стабильности коммутируемого тока и повышение надежности функционирования.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронный ключ, содержащий составной транзистор, первый и второй оптроны, переменнйй резистор и источник питания, база составного транзистора подключена через фотодиод первого оптрона к шине подключения нагрузки, через фотодиод второго оптрона соединена с шиной источника питания, Ъветодиод первого оптрона подклю чен к управлянлцему входу устройства, а светодиод второго оптрона включен между шиной источника питания и первым выводом переменного резистора, введены блок задержки, стабилитрон, диод, первый и второй резисторы и дополнительные составной транзистор и оптрон, причем, коллектор составного транзистора через диод соединен с шиной подлючения нагрузки, а между эмиттером того транзистора и шиной источника итания включен первый резистор, база дополнительного составного транзистора через фотодиод дополнительного подключена к точке оединения второго резистора и стабиитрона, включенных последовательно ежду коллектором дополнительного оставного транзистора и шиной подключения нагрузки, эмиттер дополнительного составного транзистора соеинен с первым выводом переменного резистора, второй вывод которого соединен с эмиттером составного транзистора, светодиод дополнительного оптрона подключен к выходу блока задержки, вход которого соединен с управляющим входом устройства.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого OI TOэлектронного ключа.

Устройство содержит составной i транзистор 1, база которого соединена с шиной 2 подключения нагрузки, через первый фотодиод 3, оптически связанный со светодиодом 4 (первый оптрон), а с шиной источника питания 5 - через фотодиод 6, оптически связанный со светодиодом 7 (второй оптрон) , первый вывод которого подключен к шине источника 5 питания, а второй вывод - к переменному резистору 8; дополнительный составной транзистор 9, база которого соединена с шиной 2 подключения нагрузки через последовательно включенные фотодиод 10 и стабилитрон 11, фотодиод 10 оптически связан со светодиодом 12 (допол иительный оптрон), подключенным к выходу блока задержки 13, вход которого подключен параллельно светодиоду 4. Коллектор составного транзистора 1 через диод 14 подключен к шине подключения нагрузки 2, а эмиттер составного транзистора 1 соединен со вторым выводом переменного резистора 8 и через первый резистор 15 подключен к шине источника питания 5. Коллектор дополнительного составного транзистора 9 через второй резистор 16 подключен к точке соединения фотодиода 10 и стабилитрона 11, k его эмиттер соединен со вторым

выводом светодиода 7, Управляющие подаются на вход 17. . Устройство работает следующим образом.

:,При отсутствии на входе 17 управляющегЪ сигнала ток через светодиоды 4 и 12 и оптически связанные с чими фотодиоды 3 и 10 соответственно, не протекает. Поэтому в базы составных транзисторов 1 и 9 TQK не пос тупает, в результате чего они закрыты и в нагрузке ток отсутствует (бестоковая посылка). При поступлении на вход 17 управляющего сигнала, через светодиод 4 и оптически связанный с ним фотодиод 3 начинает протекать ток, который приводит к включению составного транзистора 1, появг лению в нагрузке тока и уменьшению напряжения на составном транзисторе 1. Через время задержки, определяемое блоком задержки 13, после поступления управляющего сигнала на . вход 17, через светодиод 12 начинает протекать ток. Однако через фотодиод 10 и составной транзистор 9 ток протекать не будет, так как напряжение отсечки стабилитрона 11 выбирается большим, чем напряжение между шинами 2 подключения нагрузки и источника 5 питания в открытом состоянии ключа. Часть тока нагрузки протекает через резистор 15, а часть через переменный резистор ответвляется в светодиод 7, поэтому через фотодиод б протекает ток, являющийся частью тока фотодиода 3. В результате этого в базу составного транзистора 1 поступает разность токов фотодиодов 3 и 6,- которая обеспечивает работу транзисторного ключа 1 в активной области.

Оптоэлектронная пара светодиод 7 и фотодиод б является элементом отрицательной обратной связи по току. Изменяя величину переменного резистора 8,можно изменять глубину отрицательной обратной связи по току,а соответственно и положение рабочей точки составного транзистора 1.Это приводи к изменению величины стабильного коммутируемого тока,т.е. переменный ре зистор 8 позволяет осуществлять ручную регулировку тока нагрузки.

При возникновении короткого замыкания в коммутируемой цепи или существенном уменьшении сопротивления нагрузки, напряжение на составном транзисторе 1 возрастает и становится большим, напряжения отсечки стабилитрона 11. В результате этого, в цепи фотодиода 10, облучаемого светодиодом 12, появляется ток, приводящий к включению составного .транзистора 9 и увеличению тока через светодиод If а, следовательно, и через фотодиод 6. Это приводит к уменьшению базового тока составного транзистора 1, его подзапиранию и дальнейшему увеличению напряжения на нем, что ведет к дальнейшему увеличению тока через светодиод 7 и дальнейшему закрыванию составного транзистора 1. Лавинообразный -процесс заканчивается полным запиранием составного транзистора 1, При- этом ток короткого замыкания протекает через составной транзистор 9 и его величина ограничивается резистором 16 и напряжением отсечки стабилитрона . 11. УстранениеКороткого замыкания в линии приводит к прекращению тока через составной транзистор 9 и автоматическому восстановлению рабочего тока через составной транзистор 1. Диод 14 исключает работу фотодиода 3 в вентильном режиме при малых токах , При снятии управляющего сигнала с входа 17, оптоэлектронный ключ пе ходит в выключенное состояние и ток в нагрузке прекращается. Таким образом, устройство обеспе чивает коммутацию тока в нагрузке. Вследствие наличия в устройстве отрицательной обратной связи по току, величина рабочего тока поддерживает автоматически с высокой точностью п изменениях величин напряжения питания и сопротивления нагрузки под действием внешних дестабилизирующих факторов (температура и т.п.). Кром того, при возникновении аварийных ситуаций в линии (например, коротких замыканий) обеспечивается автоматическая защита устройства от перегрузок по мощности и автоматическое восстановление его работоспособ ности при устранении короткого замыкания . Формула изобретения Оптоэлектронный ключ, содержащий составной транзистор, первый и второй оптроны, переменный резистор и ис.точник питания, база составного транзистора подключена через фотодиод первого оптрона к шине подключения нагрузки, через фотодиод втор го оптрона соединена с шиной источника питания, светодиод первого оптрона подключен к управляющему входу устройства, а светодиод второго ог1трона включен между щиной источника питания и первым выводом переменного резистора, о т л и ч а :п- . щ и и :С- я тем, что, с целью увелг чения стабильности коммутируемого тока,и повышения надежности функционирования, в него введены блок задержки, стабилитрон, диод, первый и второй резисторы и дополнительные составной транзистор и оптрон, причем, коллектор составного транзистора через диод соединен с шиной подключения нагрузки, а между эмиттером этого транзистора и шиной источника питания включен первый резистор, база дополнительного составного транзистора через фотодиод дополнительного оптрона подключена к точке соединения второго резистора и стабилитрона, включенных последо- вательно между коллектором дополнительного составного транзистора и шиной подключения нагрузки, эмиттер дополнительного составного транзистора соединен с первым выводом переменного резистора, второй вывод которого соединен с эмиттером составного транзистора, светодиод дополнитель-. ного оптрона подключен к выходу блока задержки, вход которого соединен с управляющим входом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ( 597090, кл. Н 03 К 17/08, 1976. . 2.Авторское свидетельство СССР 427472, кл. Н 03 К 17/56, 1972 (прототип).

0f7

-