Транзисторный импульсный ключ Советский патент 1982 года по МПК H03K17/567 H02M1/08 

(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ КЛЮЧ

Изобретение относится к преобразовательной технике и мржет быть использовано в системах управления тиристоргили, тиристорными преобразователями и другими устройствами защитой от токов перегрузок.

Известны дискретные транзисторные усилители, содержащие входной и вы- , ходной транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером, и защитную ячейку на дополнительном транзисторе и диодах 13.

Недостатком известных устройств является невысокая надежность, обусловленная инерционностью срабатывания защитной ячейки.

Наиболее близким к предлагаемому является транзисторный импульсный ключ, содержащий датчик тока, один вывод которого подсоединен через нагрузку к клемме для подключения минусового вывода первого источника тока, а второй через коллекторноэмиттерный переход соединен с клеммой для.подключения плюсового вывода второго источника тока, при этом эмиттер силового транзистора подсоединен через первый резистор к его базе и к первому выводу второго резистора, управляющий транзистор.

эмиттер которого подсоединен к клем ме для подключения минусового вывода первого источника тока и через третий резистор к его коллектору, четвертый резистор, один из выводов которого подсоединен к клемме для подключения источника управляющего напряжения 1.

Недостаток такого устройства за10ключается в невысокой надежности, обусловленной инерционностью срабатывания защиты и отсутствием аварийного режима в цепи нагрузки.

Цель изобретения - повышение на15дежности.

Поставленная цель достигается тем, что известный ключ, снабжен резистивным делителем напряжения, кс)мпаратором и дополнительным транзис20тором, коллектор и база которого подсоединены соответственно ко второму выводу второго и четвертого резисторов, и эмиттер связан с коллектором управляющего транзистора, база

25 которого соединена с выходом компаратора, входы которого подсоединены соответственно к точке соединения датчика тока с нагрузкой и к средней точке резистивного делителя, крайние

30 выводы которого связаны с коллектором силового транзистора и с клеммой для подключения минусового вывода первого источника тока.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема транзистор-, ного импульсного ключа.

Транзисторный импульсный ключ содержит силовой транзистор 1, включенный последовательно с источниками питания, датчиком 2 тока и нагрузкой 3, четыре резисторы 4-7, первый 4 из которых включен между эмиттером и базой силового транзистора 1, предоконечный транзистор 8, коллектор, база и эмиттер которого через второй 5, четвертый 6, третий 7 резисторы подключены сгоответственно к базе силового транзистора 1, к клемме для подключения источника управляющего напряжения и к клемме для подключения минусового вывода первого источника питания, управляющий транзистор 9, коллектор-эмиттерный переход которого включен параллельно третьему резистору 7, компаратор 10, выход которого подключен к базе управляющего транзистора 9, делитель 11 напряжения, включенный между коллектором силового транзистора 1 и клеммой для подключения минусового вывода первого источника питания, причем первый и второй входы компаратора 10 подключены соответственно к точке соединения датчика 2 тока с нагрузкой 3 и к среднему выводу делителя 11 напряжения.

Транзисторный импульсный ключ работает следующим образом.

При отсутствии сигнала управления устройством предоконечный транзистор

8заперт независимо от состояния управляющего транзистора 9. При этом базовый ток силового транзистора 1 равен нулю, силовой транзистор 1 заперт и напряжение на.нагЕ)узке 3 равно нулю.

При поступлении сигнала управления через четвертый резистор б начинает протекать базовый ток предоконечного транзистора 8. Величина этого тока, а следовательно, и коллекторного тока предоконечного транзистора 8 зависит от состояния управляющего транзистора 9. При насыщенном состоянии управляющего транзистора

9предоконечный транзистор 8 насыщен, и его коллекторный ток ограничивается вторым резистором 5. Запирание управляющего транзистора 9 приводит к введению в цепь эмиттера предоконечного транзистора 8 третьего резистора 7, который ограничивает эмиттерный, а следовательно, и коллекторный ток предоконечного транзистора 8. Уменьшение коллекторного тока предоконечного транзистора 8 приводит к уменьшению коллекторного тока силового транзистора 1. Сопротивление резистора 7 выбирается таким, чтобы уменьшить величину коллекторного тока транзистора 1 при ко ротком замыкании нагрузки до величины, безопасной с точки зрения перегрева этого транзистора.

Датчик 2 тока, нагрузка 3 и делитель 11 напряжения образуют мостовую схему, знак напряжения на диагонали которого зависит от величины сопротивления нагрузки 3. Отношение резисторов в делителе 11 напряжения равно отношению сопротивления датчика 2 тока к минимальному сопротивлению нагрузки 3.

Если сопротивление нагрузки 3

больше или равно номинальному значениш, напряжение на первом входе компаратора 10 больше, чем на втором, что приводит к появлению .на выходе

компаратора 10 высокого уровня потенциала, насыщению управляющего 9, а следовательно, и силового 1 транзистора.

Если сопротивление нагрузки 3

меньше минимального значения, то напряжение на первом входе компаратора 10 меньше, чем на втором, на выходе компаратора 10 устанавливается уровень низкого потенциала, управляющий

транзистор 9 заперт, и по силовому транзистору 1 протекает небольшой по величине ток, удерживающий компаратор 10 в состоянии низкого выходного потенциала.

После устранения аварийного режима в цепи нагрузки 3 знак напряжения на диагонали мостовой схемы изменяется на противоположный, управляющий транзистор 9 переходит в насыщенное состояние, что обеспечивает автоматическое возвращение устройства в рабочее состояние.

Предлагаемое устройство не содержит элементов задержки, т.е. имеет предельно высокое быстродействие срабывания защиты. Это обеспечивает существенное увеличение надежности устройства за счет исключения бросков тока силового транзистора при первоначальном включении устройства

на короткозамкнутую нагрузку, а также при коротком замыкании нагрузки при включенном состоянии ключа.

Автоматическое возвращение устройства в рабочее состояние после

устранения аварийного режима в цепи нагрузки позволяет исключить необходимость переключения сигнала управления или источника питания, что значительно упрощает управление устройства и расширяет область его применения.

Формула изобретения

Транзисторный импульсйый ключ, 65 содержащий датчик тока, один вывод

которого подсоединен через нагрузку к клемме для подключения минусового вывода первого источника тока и второй вывод через коллекторно-эмиттерный переход соединен с клеммой для . подключения плюсового вывода второго источника тока, при этом эмиттер силового транзистора подсоединен через первый резистор к его базе и к первому выводу второго резистора, управляющий транзистор, эмиттер которого подсоединен к клемме для подключени минусового вывода первого источника тока и через третий резистор к его коллектору, четвертый резистор один из выводов которого подсоединен к клемме для подключения источника управляющего напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения Нсщежности, он снабжен резистивным делителем напряжения,

компаратором и дополнительным транзистором, коллектор и база которого подсоединены соответственно ко второму выводу второго и четвертого резисторов и эмиттер соединён с коллектором управляющего транзистора, база которого соединена с выходом компаратора, входы которого подсоеднены соответственно к точке соединения датчика тока с нагрузкой и к средней точке резистивного делителя крайние выводы которого соединены с коллекторо л силового транзистора и с клеммой для подключения минусового вывода первого источника тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР №438114, кл. Н 03 К 17/56, 1974.