Транзисторный ключ с защитой от перегрузки

 

ОП ИСАНИE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 26. 01. 81 (21) 3238891/18-21

f$j)+ Кд 3

Н 03 К 17/60 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.03.83.Бюллетень ¹ g

Дата опубликования описания 07.03.83 (S3) УДК 621.382 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.Í. Пискарев, В.A. Синицын и В.С. Томасов (71) Заявитель

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени институт точной механики и оптики (54 ) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ С ЗАШИТОЙ

OT ПЕРЕГРУЗКИ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в регуляторах напряжения, преобразователях частоты, инверторах тока и напряжения.

Известен транзисторный ключ с зашитой от перегрузки, содержащий силовой транзистор, конденсатор задержки, резисторные делители напряжения (1).

Данный ключ имеет сложную схему управления, состояющую из большого числа логических элементов.

Известен также транзисторный ключ с защитой от перегрузки, содержащий управляющий транзистор, эмиттер которого подключен к.одной из шин источника питания и первым выводам конденсатора задержки и первого резистора, а коллектор через пер вый резисторный делитель — к второй шине источника питания, первому выводу второго резисторного делителя и эмиттеру силового транзистора, база которого соединена со средним выводом первого резисторного делителя (2".?.

Известный транзисторный ключ с защитой от перегрузки обладает низкой надежностью v -ae неограниченнои величины и времени действия тока короткого замыкания.

Цель изобретения — повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный ключ с защитой от перегрузки, содержащий управляющий транзистор, эмиттер которого подключен к одной из шин источника питания и первым выводам конденсатора задержки и первого резистора, а коллектор через первый резисторный делитель — к второй шине источника питания, первому вь1воду

15 второго резисторного делителя и эмиттеру силового транзистора, база которого соединена со средйим выводом первого резисторного делителя, введены по три дополнительных транзистора и резистора, при этом эмиттер первого дополнительного транзистора подключен через переход коллектор — эмиттер второго дополнительного транзистора к эмиттеру силового транзистора, коллектор первого дополнительного транзистора соединен с вторым выводом конденсатора задержки и через первый дополнительный резистор с базой

З0 третьего дополнительного транзисто1603344 ра и вторым выводом первого резистора, который через второй дополнительный резистор соединен с коллектором управляищего транзистора, база которого соединена с входной клеммой, а коллектор через третий дополнитель- 5 ный резистор — с базой первого дополнительного транзистора, кроме того, база второго дополнительного транзистора подключена к среднему выводу второго реэисторного 10 делителя, второй вывод которого соединен с коллектором силового транзистора.

На фиг. 1 представлена схема транзисторного ключа с защитой ot перегрузки; на фиг, 2 — диаграмма токов и напряжений, поясняющая работу данного клича.

Транзисторный ключ содержит управляют,ий транзистор 1, дополнительные первый 2, второй 3 и третий 4 транзисторы, первый резистор 5, дополнительные резисторы б,. 7 и 8, резисторные делители 9 - 12 напряжения, конденсатор 13 задержки, источник 14 питания, силовой транзисторный ключ

15, входную шину 1б.

На фиг. 2 изображены: 17 — состояние (открыт или закрыт ) транзистора 1; 18 — состояние транзистора 4;

19 — состояние транзистора 2) 20 - ЗО состояние транзистора Зу 21 — форма баэовсто тока силового транзистора

15; 22 — форма напряжения на коллекторе силового транзистора 15; 23— напряжение на конденсаторе 13. При . 35 графическом изображении состояния транзисторов принято следующее: наличие сигнала — транзистор открыт, отсутствие сигнала — транзистор закрыт. 40

Работа устройства для управления транзисторным .ключом осуществляется следующим образом.

В нормальном режиме работы при

Отсутствии управляющего сигнала, 45 т.е, на интервале 0 — t< транзисторы 1, 4, 2 и 15 закрыты,а транзистор 3 открыт. Затем в момент времени t< управляющий транзистор 1 и первый дополнительный транзистор 2 открываются (17 и 19 ), и на вход силового транзистора 15 подаетея базовый ток 21:, под действием которого спустя время включения „- t2 открывается (22) силовой транзистор

15 и закрывается (20) транзистор 3.

На интервале t<- t конденсатор 13 заряжается по цепи 14-13-2-3-14.

Напряжение 23 на конденсаторе 13 эа время t - -t2 не успевает достичь

М напряжения срабатывания защиты 60

U д . При, этом транзистор 4 остается закрытым (18 ).

В момент времени Э под действием управляющего сигнала управляющий и первый дополнительный транзисторы

1 и 2 запираются и прекращают поступление входного.-тока 21, отпираю. щего силовой транзистор 15. Спустя время рассасывания t - -t+ эапираетЭ ся силовой транзистор 15 и на его выходе появляется напряжение 22, под действием которого открывается (20) второй дополнительный транзистор 3.

При этом на интервале t>- t третий дополнительный транзистор 4 остается закрытым (18). Далее процессы повторяются.

При кратковременной помехе на интервале t„- te. устройство работает так же, как и в нормальном режиме.

В случае внешнего короткого замыкания в момент времени t силовой транзистор 15 входит в актйвную область, напряжение 22 на ego коллекторе возрастает и второй дополнительный транзистор 3 открывается ,(20). С этого момента конденсатор

13 заряжается по цепи 14-13-2-3-14 и за время t9- е- внапряжение 23 на его зажимах достигает к моменту

t 0 величины порога срабатывания U

После этого третий дополнительный транзистор 4 открывается (18 ), шунтирует входную цепь управляюще,го трайзистора 1 и запирает (17, 192 транзисторы 1 и 2, при этом поступление входного тока 21 прекращается, и силовой транзистор 15 запирается.

Одновременно с запиранием транэистора 2 начинает разряжаться по цепи

13-4-5-б-13 конденсатор 13. Так как транзисторы 1 и 4 охвачены положительной обратной связью, через вто рой дополнительный резистор 7, то отпускание защиты произойдет достаточно быстро при достижении напряжением 23 иа конденсаторе 13 величины напряжеиия отпускания. в „. Б мо- мент времени t „ закрывается™(18 1 транзистор 4 и открываются (17, 19) транзисторы 1 и 2, которые приоткры.вают (22 ) силовой транзистор 15.

Далее процессы повторяются.

Таким образом, устанавливается ав токолебательный режим с периодом

t О- t,при котором, на интервале импульса t<>(5-10мкс) силовой транзистор 15 .находится в активной области и его коллекторный ток ограничивается лишь значением р, а на интервале паузы t - t (1-2 мс) силовой транзисторный ключ 15 закрыт. Период автоколебаний может быть задан любым, независимо от периода следования управляющих импульсов. Действующее значение тока, протекающего через силовой транзисторный ключ из-эа большой скважности импульсоВ мало, а время нахождения транзисторного ключа в активной области недостаточно для

1003344 развития вторичного пробоя структу- . ры, и поэтому транзисторный ключ не выходит из строя при длительной работе в этом режиме.

Транзисторный ключ по сравнению .с прототипом имеет более высокое быстродействие за .счет релейной характеристики цепи управления на транзисторах 1 и 4 и резисторах 6 и

7, что позволяет уменьшить броски тока и потери мощности на переключение и повысить надежность его работы.

Ф

Транзисторный ключ позволяет выбрать наперед заданное время работы силового транзистора 15 в активной области с - е.„,и е„1-.t, а также время его открытого состояния

Q0- Q,èñõîäÿ из условий его безопасной работы, посредством дополнительных транзисторов 2 и 3 и выбора параметров резисторов 6 и 7 и

:конденсатора 13 задержки. Это также .позволяет повысить надежность работы транзисторного ключа.

Формула изобретения

Транзисторный ключ с защитой от .перегрузки, содержащий управляющий транзистор, эмиттер которого .подключен к одной из шин источника питания и первым выводам конденсатора задержки и первого резистора, а коллектор через первый резисторный делитель - к второй шине источника питания, первому выводу второго резисторного делителя и эмиттеру силового транзистора, база которого соединена со средним выводом первого резисторного делителя, отличающийся тем, что, с целью повышения его надежности, в него введены по три.дополнительных транзистора и резистора, при этом эмиттер первого дополнительного транзистора подключен через пе-!

О реход коллектор-эмиттер второго дополнительного транзистора к эмиттеру силового транзистора, коллектор первого дополнительного транзистора сое динен с вторым выводом конденсатора

15 задержки и через первый дополнительный резистор с базой третьего дополнительного транзистора и вторым выводом первого резистора, который через второй дополнительный резистор соединен е коллектором управляющего транзистора, база которого соединена с входной клеммой, а коллектор через третий дополнительный резистор — с базой первого дополнительного транзистора, кроме того, база второго дополнительного транзистора подключена к среднему выводу второго резисторного делителя, второй вывод которого соединен с коллектором силового транзистора.

Источники информации, принятые „во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР в 762183, кл. Н 03 К 17/60, 07.09.80.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 438144, кл. Н 03 K 17/60, 30.07.74 (прототип).

1003344

Waar. f

К б 4 4 6 в 4р

Заказ 1589/45 Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И.

Редактор В. Петраш Техред О.Неце

ЩрР

Форафонтов

Корректор Г. Orap