Устройство для защиты силового транзистора от перегрузок Советский патент 1982 года по МПК H02H7/12 H02M1/18 

(5) УСТРОЙСТВО для зАциты силового

ТРАНЗИСТОРА ОТ ПЕРЕГРУЗОК

Изобретение относится к защите транзисторных ключей от перегрузок по току и рассеиваемой мощности.

Известно устройство для защиты силового транзистора, включенного последовательно с источником питания и нагрузкой, содержащее датчик тока, включенный в коллекторную цепь силового транзистора, дополнительный транзистор, шунтирующий цепь управления, предоконечный транзистор и делитель напряжения ,

Недостатком этого устройства является низкая термостабильность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устрой,ство для защиты силового транзистора от перегрузок, содержащее датчик тока, включенный последовательно с эмиттер-коллекторным переходом транзистора , источником питания и нагрузкой, дополнительный транзистор, пороговый орган и два резистора 2 Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности из-за того, что оно не контролирует величину напряжения на транзисторе и рассеиваемую на нем мощность.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Для достижения этой цели устройство снабжено элементом И, источником опорного напряжения, подключенным к эмиттеру дополнительного

15 транзистора, диодом, включенным между эмиттером силового и базой дополнительного транзисторов, ключом и интегратором, включенными последовательно между коллектором си20лового транзистора и входом порогового органа, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого является входом устройства, а выход соединен управляющим входом ключа и чбрез один из резисторов с базой силового транзистора, соединенной с коллектором дополнительного транзи тора, база которого через другой резистор подключена к источнику пи тания i На чертеже приведена схема устройства, Устройство для защиты транзисто ра 1 содержит датчик 2 тока, включенный последовательно с эмиттер-к лекторным переходом транзистора 1, ,источником 3 питания и нагрузкой k {дополнительный транзистор 5, диод 6, первый резистор 7 и источник 8 опорного напряжения, подключенный эмиттеру транзистора 5. Между колл тором и базой транзистора 1 аключе ны последовательно соединенные клю 9, интегратор 10, пороговый орган элемент И 12 и второй резистор 13. Управляющий вход устройства соединен со вторым входом элемента 12, выход которого соединен с управляющ входом ключа 9. Источник 8 выполнен а виде резис торного делителя напряжения-. Интегратор 10 выполнен на операционном усилителе 14, резисторах 15 и 16 м конденсаторе 17. Устройство работает следующим об разом. При включении источника 3 и отсутствии сигнала управления на выхо де элемента 12, ключа 9 и интегратора 10 устанавливается нулеаой потенциал, транзистор 1 заперт, а на выходе органа 11 и на первом входе элемента И 12 - высокий потенциал. Появление сигнала управления устрой вом приводит к установлению высоког уровня потенциала на выходе элемента 12, что приводит к появлению баз вого тока транзистора 1 и включению ключа Э, напряжение на выходе котоСюго становится равным нап|)яжению на коллекторе транзистора 1 При отсутствии перегрузки или короткого замыкания транзистор 1 переходит в насыщенное состояние, напряжение на его коллекторе, а следовательно, и на входе интегратора 10, имеет малу величину. Вследствие наличия резистора 16 в цепи обратной связи усилителя 1 выходное напряжение интегратора 10 не npcBbiujaeT порога срабатывания органа 11, и на первом( входе элемента 12 сохраняется высокий потенциал, разрешающий прохождение сигнала управления на выход элемента 12. Если ток нагрузки не превышает допустимого значения, сумма напряжений на датчике 2 и смещенном в прямом направлении током, протекающим через резистор 7, диоде 6 меньше суммы выходного напряжения источника 8 и порогового входного напряжения база-эмиттер транзистора 5, поэтому транзистор 5 заперт и неВлияет на работу устройства. При увеличении тока нагрузки возрастает напряжение на датчике 2 тока и открывается транзистор 5, который шунтирует переход эмиттер-база транзистора 1, уменьшая величину его базового и коллекторного токов. Напряжение на диоде 6 примерно равно пороговому входному напряжению база-эмиттер транзистора 5, поэтому в режиме ограничения тока транзистора 1 напряжение на датчике 2 примерно равно выходному напряжению источника 8, которое с целью увеличения КПД выбирается порядка долей вольта. При перегрузке ток коллектора транзистора 1 ограничивается на заданном уровне, т. е. имеет постоянную величину. Транзистор 1 переходит из режима насыщения в активный режим и напряжение на его коллекторе возрастает. Мощность потерь в транзисторе 1 ввиду постоянства тока коллектора пропорциональна напряжению на коллекторе, которое через ключ 9 поступает на вход интегратора 10. Поэтому одновременно с увеличением температуры транзистора 1, за счет выделяемой в нем энергии, происходит увеличение напряжения на выходе интегратора 10, постоянная времени которого выбирается равной постоянной времени тепловой инерции транзистора 1, а номинал резистора 16 - в соответствии с тепловым сопротивлением: переход транзистора 1 - окружающая среда. Когда температура перехода транзистора 1 достигает предельного значения, выходное напряжение интегратора 10 достигает порога срабатывания органа 11, что приводит к появлению низкого потенциала на его выходе, запиранию элемента 12 и транзистора 1 и выключению ключа 9При уменьшении температуры и чяп;:я

жения на выходе интегратора 10 до напряжения отпускания органа 11 про исходит повторное включение транзистора 1 .

Устройство обладает расширенными функциональными возможностями.

Формула изобретения

Устройство для защиты силового транзистора от перегрузок, содержащее датчик тока, включенный последовательно с эмиттер-коллекторным переходом транзистора, источником питания и нагрузкой, дополнительный транзистор, пороговый орган и два резистора, отличающееся тем, что, с целью расширения функ|Циональных возможностей, оно снабжено элементом И, источником опорного напряжения, подключенным к эмиттеру дополнительного транзистора, диодом.

включенным между эмиттером силового и базой дополнительного транзисторов, ключом и интегратором, включенными последовательно между коллектором силового транзистора и входом порогового органа, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого является входом устройства, а выход соединен с управляющим входом ключа и через один из резисторов - с базой силового транзистора, соединенной с коллектором дополнительного транзистора, база которого через другой резистор подключена к источнику питания.

Источники информации, принятые во внимание при эксперт изе

кл. Н 02 Н 7/12, 04.03.80,