Двухтактный ключ переменного напряжения

 

Изобретение относится к бесконтактным переключателям переменного напряжения и может быть использовано в качестве выключателя электрических нагрузок малой мощности, в частности, в схемах управления электролкминесцентными индикаторами. Цель изобретения - повьапение надежности. Предлагаемый двухтактный ключ управляется сигналами логических микросхем, что упрощает схему управления им, и имеет незначительную рассеиваемую мощность . При этом достигается снижение массогабаритных характеристик устройств управления в 5-6 раз. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4221275/24-21 (22) 03.04.87 (46) 30.12.88. Бюл. И 48 (72) О.И.Зайцев, Ф.О.Коньков и В.P,Øâàðöáåðã (53) 612.318.57 (088.8) (56) Современные методы отображения информации. Под ред. М.И.Кривошеина.

М.: Радио и связь, 1981, с. 130-132.

Авторское свидетельство СССР

У 282421, кл. Н 03 К 17/68, 1969.

„.SU„„1448405 А1 д11 4 Н 03 К 17/68 (54) ДВУХТАКТНЫИ КЛЮЧ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к бесконтактным переключателям переменного напряжения и может быть использовано в качестве выключателя электрических нагрузок малой мощности, в частности, в схемах управления электролюминесцентными индикаторами. Цель изобретения — повышение надежности. Предлагаемый двухтактный ключ управляется сигналами логических микросхем, что упрощает схему управления им, и имеет незначительную рассеиваемую мощность. При этом достигается снижение массогабаритных характеристик устройств управления в 5-6 раз. 1 ил.

1448405

Изобретение относится к бесконтактным переключателям переменного напряжения и может быть использовано в качестве выключателя электрических нагрузок малой мощности, в частности, в схемах управления электролюминесцентными индикаторами.

Цель изобретения — повышение надежности работы. 10

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого двухтактного клюобеспечивающей напряжение первого ис- 35 источника напряжения, шину 44 положи- 40 тельного источника напряжения, общую

50

55 ча переменного напряжения.

Устройство содержит первый транзистор 1 и-р- и;типа, второй транзистор 2 р-п-р-тйпа,третий транзистор 3 и-р-и ип а, ч ет вер тый транзистор 4 р-и-р-типа, пятый транзистор 5 п-р-п-типа, шестой транзистор 6 р-п-р-типа, седьмой транзистор 7 п-р-п-типа,. восьмой транзистор 8 р-п-р-типа, первый 9, второй 10, третий 11, четвертый 12, пятый 13, шестой 14, седьмой 15, восьмой 16, девятый 17, десятый 18, одиннадцатый 19, двенадцатый 20 диоды; первый 21, второй 22, третий 23, четвертый 24, пятый 25, шестой 26, седьмой 2 7, восьмой 28,девятый 29, десятый 30, одиннадцатый 31 резисторы; первый 32; второй 33, третий 34, четвертый 35 электронные ключи, нагрузку 36, трансформатор питания 37, состоящий из обмотки 38 управления и двух вторичных обмоток: первой 39, точника 40 переменного напряжения, и второй 41, обеспечивающей напряжение второго источника 42 переменного напряжения, шину 43 отрицательного шину 45, входную шину 46. В качестве электронных ключей 32-35 могут использоваться любые микросхемы типа

564КТ3, 590КН4, 590КН5 и т.д., предназначенные для коммутации напряжений с амплитудой до +!0 В.

К коллектору транзистора 1 подключен катод диода 9, между базой транзистора 1 и шиной 4 включен резистор 21, к коллектору транзистора 2 подключен анод диода 10, между базой транзистора 2 и шиной 43 включен резистор 22, анод диода 9 соединен с катодом диода 10 и с первым выводом нагрузки 36, анод диода 11 подключен к эмиттеру транзистора 1, а катод— к общей шине 45, катод диода 12 подключен к эмиттеру транзистора 2, а

30 анод — к общей шине 45, к коллектору транзистора 3 подключен катод диода 13, к коллектору транзистора 4 подключен анод диода 14, анод диода

13 соединен с катодом диода 14, между базами и общей шиной 45 транзисторов

3 и 4 включены соответственно резисторы 23 и 24, к общей шине 45 подключен катод. диода 15 и анод диода

16, резистор 25 включен между эмиттером транзистора 3 и анодом диода

15, резистор 26 включен между эмиттером транзистора 4 и катодом диода 16, эмиттер транзистора 5 подключен к первому источнику 40 переменного напряжения, коллектор — к катоду диода

17, между базой и эмиттером транзистора 5 включен резистор 27, эмиттер транзистора 6 подключен к первому источнику 40 переменного напряжения, коллектор — к аноду диода 18, между базой и эмиттером транзистора 6 включен резистор 28, анод диода 17 соединен с катодом диода 18 и подключен к первому выводу нагрузки 36, второй вывод которой соединен с общей шиной

45, к базе транзистора 5 подключен эмиттер транзистора 7, база которого подключена к аноду диода 13 и катоду диода 14, к базе транзистора 6 подключен эмиттер транзистора 8, база которого соединена с базой транзистора 7„ к второму источнику 42 переменного напряжения, который синхронизирован с первым источником 40 переменного напряжения, подключен анод диода

19 и катод диода 20, между катодом диода 19 и коллектором транзистора 7 включен резистор 29, между анодом диода 20 и коллектором транзистора 8

l включен резистор 30, резистор 31 включен между первым источником 40 переменного напряжения и объединенными базами транзисторов 7 и 8, первый и второй контакты электронного ключа

32 включены между базой транзистора

1 и общей шиной 45, первый и второй контакты электронного ключа 33 включены между базой транзистора 2 и общей шиной 45, первый и второй контакты электронного ключа 34 включены между шиной 44 и базой транзистора 3, первый и второй контакты электронного ключа 35 включены между шиной 43 и базой транзистора 4, управляющие входы всех четырех электронных ключей

32-35 объединены и подключены к входной шине 46 усгройства. Первый и вто05 где U<, э с

3 14484 рой источники 40 и 42 переменного напряжения представляют собой две вторичные обмотки 39 и 41 трансформатора 37 питания с одной общей обмоткой

38 управления, одноименные концы вто5 ричных обмоток объединены в точке получения напряжения первого источника

40 переменного. напряжения.

Устройство работает следующим об- 10 разом.

Для управления нагрузкой 36 необходимо переменное напряжение амплитудой 150-250 В. Необходимое для зтого напряжение снимается с первой вто- 15 ричной обмотки 39 трансформатора 37 питания и является первым источником

40 переменного напряжения Е„. Выход второй вторичной обмотки 41 трансформатора 37 питания является вторым ис- 20 точником 42 переменного напряжения

Е>, причем за счет включения вторичных обмоток 39 и 41 и использования одной первичной обмотки 38 управления первый и второй источники 40 и 42 пе- 25 ременного напряжения синхронизированы по частоте и фазе, а амплитуда второго источник,". 42 меньше амплитуды первого источника 40 на постоянную величину 4E = IE „! — 1 Е<(, Величина 4Е 30 составляет 5-10 B что уменьшает, рассеиваемую мощность устройства.

При подаче на входную шину 46 напряжения логического уровня оно поступает на управляющие входы элект- 35 ронных ключей 32-35, которые либо замыкают, либо разрывают цепь между первым и вторым контактами указанных ключей. В первом случае, если первый и второй контакты электронных ключей 4О

32-35 замкнуты, на базу транзистора

3 подается напряжение с шины 44 +Е п через сопротивление замкнутого электронного ключа 34, на базу транзистора 4 подается напряжение с шины 43 45

-Е через сопротивление замкнутого

П электронного ключа 35, базы транзисторов 1 и 2 подключены к общей шине

45 через сопротивление замкнутых электронных ключей 32 и 33. Транзис торы 3 и 4 включены по схеме эмиттерных повторителей и переходят в режим ограничения тока,т.е. в цепях их эмиттеров включены резисторы 25 и 26. При положительной полуволне напряжения от первого источника 40 переменного напряжения ток протекает через транзистор 3 и определяется величиной

+Еи U e з — 04 э

Ть

R I 5 где +Е„ — напряжение на шине 44; ибэ э — напряжение база — змиттер транзистора 3;

U „, — падение напряжения на диоде 13;

R — номинал резистора 25.

При отрицательной полуволне напряжения первого источника 40 переменного напряжения ток протекает через транзистор 4 и определяется величиной

-En + Uбэс+ П «

R

У гс где -Е „- напряжение на шине 43;

Ue,4 — напряжение база - эмиттер транзистора 4;

U,q — падение напряжения иа диоде 16;

К,с — номинал резистора 26.

Диоды 13 и 14 служат для предотвращения смещения в прямом направлении коллекторных переходов соответственно транзисторов 3 и 4.

Транзисторы l и 2 закрыты за счет того, что их базы соединены с общей шиной 45 через conpo=.ивление замкнутых электронных ключей 32 и 33, ток от шины 44 протекает через резистор

21 на общую шину- 45 через, электронный ключ 32, а ток от шины 43 протекает через резистор 22 на общую шину 45 через электронный ключ 33. Диоды 11 и 12 включены для компенсации падения напряжения от шин 43 и 44 иа сопротивлении электронных ключей 32 и

33 и надежного запирания транзисторов

l и 2. Диоды 9 и 10 служат для предотвращения смещения в прямом направ" лении коллекторных переходов, соответственно, транзисторов 1 и 2, Ток от первого источника 40 переменного напряжения, протекая через транзисторы 3 и 4, создает на резисторе 31 падение напряжения, достаточное для открытия транзисторов 7 и 8., При положительной полуволне от первого источника 40 переменного напряжения транзисторы 6 и 8 открываются.

В базу транзистора 8 поступает ток 9 э ПБэв+ Пачэс R напряжение база — эмиттер транзистора 8; напряжение база — эмиттер транзистора 6; номинал резистора 31.

5 144840

Транзистор 8 переходит в ключевой режим, и через него протекает ток, зависящий от разности напряжений первого и второго источников 40 и 42 пе5 ременного напряжения и номинала резистора 30. Этот ток определяется величиной

Р Е Т4 аЕ 1

10 где Е, — напряжение первого источника 40 переменного напряжения (равное 150-250 В); — ток через транзисторы 3 и 4;

ТЭ,4

11Е=Е „—

-Е г — разность между напряжением первого и второго источников 40 и 42 переменного напряжения (равное 5-10 В);

Т вЂ” ток, поступающий в базу транзисторов 5 и б.

Использование двух вторичных обмоток 39 и 41 в транзисторе 37 питания позволяет получить при минимально

26 возможной рассеиваемой мощности максимально возможную нагруэочную способность устройства.

Во втором случае, если первый и второй контакты электронных ключей

30 32-35 разомкнуты, базы транзисторов

3 и 4 через резисторы 23 и 24 подключены только к общей шине 45. Тока через электронные .ключи 34 и 35 от шин 43 и 45 нет. Транзисторы 3 и 4 закрыты. Диоды !5 и 16 служат для на35 дежного запирания транзисторов 3 и 4.

Ток через резистор 31 также отсутствует. Транзисторы 7 и 8 закрыты, ток через них не протекает. Следователь40 но, за счет наличия резисторов 27 и 28 закрыты транзисторы 5 и 6. Через них могут протекать только обратные токи коллекторных переходов транзисторов 5 и 6 и обратные токи дио45 дов 1 7 и 18 C ppyroA стороны ток от шины 44 через резистор 21 поступает в базу транзистора 1, а ток от шины 43 через резистор 22 поступает в базу транзистора 2. Транзисторы 1 и

2 открыты и насьпцены, поэтому все токи утечки: обратные токи коллекторных переходов транзисторов 5 и 6, обратные токи диодов 17 и 18 протекают на общую шину 45 не через нагрузку

36, а через диод 9, насьпценный транзистор 1, диод 11 или через диод 10, насьпценный транзистор 2, диод 12, что полностью исключает возможность паразитной подсветки электролюминесцент8 636 28

ЛŠ— U s s — U s — Ua o

I и

8 R o

t где 8E — разность напряжений первого и второго источников 40 и

42 переменных напряжений; — напряжение база — эмиттер транзистора 6;

U — напряжение насыщения коллектор — эмиттер транзистора 8;

Upz — падение напряжения на диоде 20;

R по — номинал резистора 30.

В базу транзистора б поступает ток где R << — номинал резистора 28.

Аналогично происходит открывание транзисторов 5 и 7 при отрицательной полуволне напряжения первого источника 40 переменного напряжения. Диоды

1 7-20 служат для предотвращения смещения в прямом направлении коллекторных переходов соответственно транзисторов 5-8. Положительная полуволна напряжения от источника 40 поступает в нагрузку 36 через насыщенный транзистор 6, а отрицательная полуволна напряжения поступает в нагрузку 36 через насыщенный транзистор 5. Так как транзисторы 1 и 2 закрыты, то, практически, все напряжение от первого источника 40 прикладывается к нагрузке 36, Через транзисторы 1 и 2 протекают только обратные токи коллекторов, которые не влияют на яркость свечения электролюминесцентного индикатора нагрузки 36.

Так как разность напряжений первого и второго источников 40 и 42 переменного напряжения вала, то транзисторы 7 и 8 выбираются низковольтными с большим коэффициентом усиления, что позволяет значительно уменьшить токи от первого источника 40 переменного напряжения через транзисторы.3 и 4 и увеличить ток, поступающий в базы транзисторов 5 и 6 через транзисторы

7 н 8 соответственно. В первом случае, ток от первого источника 40 оп" ределяет основную рассеиваемую мощность устройства, а во втором случае ток, поступающий в базы транзисторов

5 и 6, определяет нагрузочную способность устройства.

Суммарная рассеивающая мощность устройства определяется

1448405 ного индикатора вне зависимости от

его емкости.

ПредлагаемЬ|й двухтактный ключ переменного напряжения повышает надежность и расширяет диапазон нагру5 зочных емкостей при работе с электролюминесцентными индикаторами, управляется сигналами логических микросхем,что упрощает схему управления им и имеет незначительную рассеивающую мощность, что позволяет изготовить его в микроминиатюрном исполнении по гибридной технологии. При этом достигается снижение массогаба- 15 ритных характеристик устройств управления электролюминесцентными индикаторами в 5-6 раз.

Формула изобретения 20

Двухтактный ключ переменного напряжения, содержащий первый транзистор и-р-и-типа проводимости, второй транзистор р-п-р-.òèïà проводимо сти, 25 два диода, два резистора, первый источник переменного напряжения, источник полояыгельного напряжения, источник отрицательного напряжения, коллектор первого транзистора соединен с щ катодом первого диода, между базой первого транзистора и шиной источника положительного напряжения включен первый резистор, коллектор второго транзистора соединен с анодом второ35

ro диода, а между базой второго транзистора и шиной источника отрицательного напряжения включен второй резистор, анод первого диода соединен с катодом второго диода и с первым выводом нагрузки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности работы, введены третий транзистор и-р-и-типа проводимости, четвертый транзистор р-и-р-типа проводи- 45 мости, пятый транзистор п-р-и-типа проводимости, шестой транзистор р-ир-типа проводимости, седьмой транзистор п-р-и-типа проводимости, восьмой транзистор р-и-р-типа проводимости, десять диодов, девять резисторов, четыре электронных ключа и трансформатор питания, состоящий из обмотки управления, первой вторичной обмотки, которая обеспечивает напряжение первого источника переменного напряжения, и второй вторичной обмотки, которая обеспечивает напряжение второго источника переменного напряжения, первая и вторая вторичные обмотки трансформатора питания одноименными концами объединены в точке получения напряжения первого источника переменного напряжения, анод третьего диода соединен с эмиттером первого транзистора, а катод — с общей шиной, катод четвертого диода соединен с эмиттером второго транзистора, а анод - с общей шиной, с коллектором третьего транзистора соединен катод. пятого диода, с коллектором четвертого транзистора соединен анод шестого диода, анод пятого диода соединен с катодом шестого диода, между базами третьего и четвертого транзисторов и обшей шиной включены соответственно третий и четвертый резисторы, катод седьмого диода и анод восьмого диода соединены с общей шиной, между эмиттером третьего транзистора и анодом седьмого диода включен пятый резистор, между эмиттером четвертого тран1 зистора и катодом восьмого диода включен шестой резистор, эмиттер пятого транзистора соединен с первым источником переменного напряжения, коллектор — с катодом девятого диода, между базой и эмиттером пятого транзистора включен седьмой резистор, эмиттер щестого транзистора соединен с первым источником переменного напряжения, коллектор — с анодом десятого диода, между базой и эмиттером шестого транзистора включен восьмой резистор, анод девятого диода соединен с катодом десятого диода и подключен к первому выводу нагрузки, второй вывод которой соединен с общей шиной, к базе пятого транзистора подключен эмиттер седьмого транзистора, база которого соединена с анодом пятого диода и катодом шестого диода, к базе шестого транзистора подключен эмиттер восьмого транзистора, база которого соединена с базой седьмого транзистора, к второму источнику переменного напряжения, который синхронизирован с первым источником переменного напряжения, подключен анод одиннадцатого диода и катод двенадцатого диода, между катодом одиннадцатого диода и коллектором седьмого транзистора включен девятый резистор, между анодом двенадцатого диода и коллектором восьмого 1 ранзистора включен десятый резистор, одиннадцатый резистор включен между пер9 1448405 вым источником переменного напряжения го ключа включены между шиной положии объединенными базами седьмого и тельного источника питания и базой восьмого транзисторов, первый и вто- третьего транзистора, первый и второй рой контакты первого электронного

5 контакты четвертого электронного клюключа включены между базой первого ча включены между шиной отрицательнотранзистора и общей шиной, первый и ro источника напряжения и базой четвторой контакты второго электронного вертого транзистора, управляющие вхоключа включены между базой второго ды четырех электронных ключей объедитранзистора и общей шиной, первый и 1р иены и подключены к входной шине уствторой контакты третьего электронно- ройства.

Составитель Г. Терешина

Корректор В. Бутяга

Редактор Т. Парфенова Техред И.Дидык

Заказ 6852/56 Тираж 929 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь к ытиям п и ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4