Транзисторный коммутатор с защитой от перегрузки Советский патент 1983 года по МПК H03K17/60 

(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КОММУТАТОР С ЗАЩИТОЙ Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных системах различного назначения, в частности в импульсных усилителях и модуляторах. Известен транзисторный коммутатор с защитой от перегрузки, содержащий транзисторный ключ ограничитель тока, включенные между выходным выводом и общей шиной, блокирующий транзистор, эмиттер которого соединен с общей шиной, и элемент задержки 1. Однако указанное устройство не отличается высокой надежностью из-за медленного отключения при перегрузке. Наиболее близким к предлагаемому является транзисторный коммутатор с защитой от перегрузки, содержащий силовой транзистор, эмиттер которого через первый резистор соединен с общей шиной, база через второй резистор соединена с входной шиной и через эмиттер-коллекторный переход блокирующего транзистора - с общей щиной, коллектор силового транзистора соединен с первым выводом третьего резистора и через нагрузку с шиной источника питания, дополнительный ключ, управляющий вход ОТ ПЕРЕГРУЗКИ которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого соединен с входной щиной 2. Однако у известного устройства надежность работы невысока, так как имеется задержка на открывание блокирующего транзистора. Цель изобретения - повышение надежности. Указанная цель достигается тем, что в транзисторном коммутаторе с защитой от перегрузки, содержащем силовой транзистор, эмиттер которого через первый резистор соединен с общей шиной, база через второй резистор соединена с входной щиной и через эмиттер-коллекторный переход блокирующего транзистора - с общей шиной, коллектор силового транзистора соединен с первым выводом третьего резистора и через нагрузку с шиной источника питания, дополнительный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого соединен с входной шиной, дополнительный ключ включен между базой блокирующего транзистора и вторым выводом третьего резистора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из последовательно соединенных ограничителя 1 тока и транзисторного ключа 2, которые подключены к выходному выводу коммутатора и общей шине коммутатора. Управляющий вход транзисторного ключа 2 через резистор 3 связан с входным выводом коммутатора и с коллектором блокирующего транзистора 4, эмиттер которого соединен с общей щиной коммутатора. Один вывод дополнительного ключа 5 через ограничительный резистор б соединен с выходным выводом коммутатора, а другой вывод поключен к базе блокирующего транзистора 4. Управляющий вывод дополнительного ключа 5 через элемент 7 задержки соединен с входным выводом коммутатора. Между выходным выводом и общей щиной коммутатора включены последовательно, соединенные нагрузка 8 и источник 9 питания.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии импульсов на входном выводе транзисторного коммутатора транзисторный ключ 2, блокирующий транзистор 4, и дополнительный ключ 5 закрыты, а напряжение на коллекторе транзисторного ключа 2 равно напряжению источника 9 питания.

В момент прихода импульса запуска он через резистор 3 поступает на базу транзисторного ключа 2 и включает его. Напряжение на коллекторе транзисторного ключа 2 уменьщается и становится равным сумме напряжений на ограничителе 1 тока и напряжения насыщения транзисторного ключа 2. Одновременно через элемент 7 задержки импульс запуска поступает на управляющий вывод дополнительного ключа 5 с гальванической развязкой управляющей цепи и включает его с небольщой задержкой. Элемент 7 задержки необходим для того, чтобы включение транзисторного ключа 2 происходило раньще, чем включение дополнительного ключа 5. В противном случае блокирующий транзистор 4 включится раньще транзисторного ключа 2 из-за наличия высокого потенциала на коллекторе последнего. Задержка определяется, исходя из времени включения, и составляет доли или единицы микросекунд. Таким образом, во время длительности импульса дополнительный ключ 5 практически постоянно открыт (т. е. находится в подготовленном состоянии). При нормальной работе коммутатора напряжение между коллектором транзисторного ключа 2 и общей щиной коммутатора не достаточно для того, чтобы ток, протекающий через

дополнительный ключ 2 и ограничительный резистор б, включал блокирующий транзистор 4.

В случае уменьщения сопротивления нагрузки 8 увеличивается ток через транзисторный ключ 2 и ограничитель 1 тока, напряжение между выходным выводом и общей щиной коммутатора становится достаточным для того, чтобы ток через дополнительный ключ 5 и ограничительный резистор б включил блокирующий транзистор 4. Транзистор

О 4 включается и щунтирует импульс запуска, поступающий на управляющий вход транзисторного ключа 2. Транзисторный ключ 2 без задержки за время, определяемое его электрическими параметрами, закрывается.

Аналогичный процесс происходит при выходе транзисторного ключа 2 из насыщения в случае уменьщения амплитуды импульса запуска.

Дополнительный ключ 5 с гальванической развязкой управляющей цепи может

быть выполнен в виде транзистора с трансформатором в управляющей цепи или в виде оптрона.

Использование изобретения позволит обеспечить более высокую эффективность защиты транзисторного коммутатора за счет того, что срабатывание защиты в предлагаемом устройстве происходит быстрее, чем в известном на .время порядка 1 мкс. Таким образом, вероятность выхода коммутатора из строя в предлагаемом устройст0 ве при перегрузках существенно снижается.

Формула изобретения

Транзисторный коммутатор с защитой от перегрузки, содержащий силовой транзис5 тор, эмиттер которого через первый резистор соединен с общей щиной, база через второй резистор соединена с входной щиной и через эмиттер-коллекторный переход блокирующего транзистора с общей Щиной коллектор силового транзистора соединен с первым выводом третьего резистора и через нагрузку с щиной источника питания, дополнительный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого соединен с входной щиной,

5 отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, дополнительный ключ включен между базой блокирующего транзистора и вторым выводом третьего резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0 1. Авторское свидетельство СССР № 438114, кл. Н 03 К 17/60, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2569963/18-21, кл. Н 03 К 17/60. 1978.

so

--Ь

О.