Транзисторный ключ с защитой от перегрузки

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1% (111

А2 (511 4 Н 03 К 17/08 »с»»»

Е р,н),"»"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

К д ВТОРСНОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1339884 (21) 4281881/24-21 (22) 13.07.87 (46) 15.03.89. Вю. У 10 (71) Чебоксарское производственное объединение "Электроприбор" (72) Ю.В.Захаров (53) 62 1,382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1339884, кл. Н 03 К 17/08, 1986. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИПОЧ С ЗАЩИТОЙ

0Т ПЕРЕГРУЗКИ

;(57) Изобретение относится к электронной технике, может быть использовано, например, в регулирующих устройствах и программируемых контроллерах для выдачи команд на исполнительные устройства и является дополнительным к авт.св. Р 1339884. Цель изобретения — повьппение помехоустойчивости. Для достижения поставленной цели в устройство введены конденсатор

12 и диод 15, которые увеличивают временную задержку срабатывания схемы защиты. Длительность задержки зависит от амплитуды тока ЭДС,самоиндукции, номинала конденсатора 12 и порога срабатывания триггера 2 °

Устройство также содержит генератор прямоугольных импульсов, элемент

И-HE 3, трансформатор 4 с тремя обмотками, диоды 13, 14, конденсаторы

10, 11, делитель 17 напряжения, силовой транзисторный ключ 16. Подбирая номинал конденсатора 12, можно обеспечить длительность задержки срабатывания ключа 16 такой, чтобы ключ

16 при коротких замыканиях не успевал перегреться. 1 ил.

1465988

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронной коммутационной технике, и может быть использовано например в peryЭ s лирующих устройствах и программируемых контроллерах для выдачи команд на исполнительные устройства.

Цель изобретения — повышение номехоустойчивости ° !О

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Транзисторный ключ с защитой от перегрузки содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, триггер 2, элемент И-HE 3, трансформатор 4 с тремя обмотками: первой 5, второй 6 и третьей 7, причем первая и вторая обмотки включены встречно, а вторая и третья — согласно, шину 8 питания, >бщую силовую шину 9, три конденсатора: первый 10, второй 11, третий !2 три диода: первый 13, второй !4, третий 15; силовой транзисторный ключ 16, делитель 17 напряжения, сос-25 тоящий из резисторов 18 и 19, и силовой выход 20 устройства.

Выходы генератора 1 и триггера 2 соединены с соответствующими входами элемента И-НЕ 3, выход которого сое,динен с первым выводом первой обмотки 5 трансформатора 4 и через первый конденсатор 10 с первым выводом делителя 17 напряжения, второй вывод

35 которого подключен к нулевой шине, средняя точка делителя 17 напряжения соединена с R — входом триггера ?, второй вывод, первой обмотки 5 трансформатора 4 соединен с шиной 8 питания,первый вывод второй обмотки 6 трансформатора 4 через первый диод 13 соединен с первым выводом второго конденсатора 11 и управляемым входом силового ключа 16, второй вывод второй 45 обмотки 6 трансформатора 4 соединен с вторым выводом второго конденсатора 11, эмиттером силового транзистора 16, общей силовой шиной 9 и через третью обмотку 7 трансформатора 4— с анодом второго диода 14, выход силового ключа 16 соединен с силовым выходом 20 устройства, первый вывод третьего конденсатора 12 соединен с общей силовой шиной 9, а второй. вывод подключен к катоду второго дио55 да 14 и аноду третьего диода 15, катод третьего диода 15 соединен с силовым выходом 20 устройства.

Транзисторный ключ работает следующим образам.

Генератор 1 непрерывно вырабатывает прямоугольные импульсы. В исходном состоянии на выходе триггера 2 присутствует сигнал "О", при этом на выходе элемента .И-HE 3 будет сигнал "!", обмотки 5 6 и 7 трансформатора 4 обесточены, поэтому ключ

1б и диоды 14, 15 закрыты, конденсатор 12 разряжен.

При соответствующих сигналах на входах триггера 2 на его выходе устанавливается сигнал "1", который открывает элемент И-НЕ 3, на выходе которого появляются импульсные сигналы с частотой генератора 1. Переменное импульсное напряжение на обмотке 5 трансформируется в обмотки

6, 7, фаэировка включения которых принята такой, что при сигнале О на выходе элемента И-НЕ 3 диод 13 открыт, диод 14 закрыт, при сигнале

"1" на выходе элемента И-НЕ 3 диод 13 закрыт, диод 14 открыт. Диод 13 де— тектирует импульсный сигнал на обмотке 6, заряжает конденсатор .11, напряжение, возникающее на конденсаторе 11, открывает ключ 16 и замыкает силовой выход 20 на. общую силовую шину 9, открывая диоды 14, 15 в те полупериоды импульсного сигнала на выходе элемента И-НЕ 3, когда там имеет место сигнал "1".

Открытый ключ 16 через диод 15 закорачивает конденсатор 12, поэтому напряжение на нем близко к нулю.

Такое включение диодов 14 и 15, конденсатора 12 и обмоток 6 и 7 приводит, к тому, что импульсы напряжения самоиндукции, возникающие при переходе сигнала на выходе элемента

И-НЕ 3 из состояния "О" в состояние

"1 ", шунтируются диодом 14, поэтому переменное напряжение на выходе делителя 17 не достигает величины порога срабатывания триггера 2.

Предположим, что при замкнутом состо"нии ключа 16 произошло короткое замыкание нагрузки, это приводит к появлению высокого напряжения силового (внешнего) питания на силовом выходе 20 относительно общей силовой шины 9, в результате этого диод 15 закрывается. После этого при каждом переходе сигнала на выходе элемента И-НЕ 3 из состояния

"О" в "1" появляются узкие импулься.

Импульсные помехи положительной

Формула изобретения

Составитель Г.Терешина

Техред М.Дидык Корректор Л.Патай

Редактор М. КелемешВ

Тираж 879

Заказ 956/55

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

3 t4 сы ЭДС самоиндукции, которые возникают также на обмотке 7 и через диод

14 начинают заряжать конденсатор 12.

Каждый импульс ЭДС самоиндукции через диод 14 передает конденсатору 12 некоторую энергию, поэтому напряжение на конденсаторе 12 начинает увеличиваться по ступенчатой форме. При этом, так как амплитуды напряжений

ЭДС самоиндукции на обмотках 7 и 5 равны (приблизительно) напряжению на конденсаторе 12, то импульсы ЭДС самоиндукции на обмотке 5 с течение времени после возникновения короткого замыкания увеличиваются, увеличивается также амплитуда импульсов на выходе делителя 17, которые прикладываются к R-âõîäó триггера 2.

При достижении амплитудой импульсов порога срабатывания триггера 2 последний сбрасывается в состояние

"О", импульсы на выходе элемента

И-НЕ 3 и, соответственно, на обмотках 5 и 6 исчезают, конденсатор 11 разряжается через цепь управления силового ключа 16, исчезает-сигнал управления последнего, и он выключается. Этим исключается перегрев силового ключа 16 при длительном коротком замыкании нагрузки.

Отметим, что цепь защиты ключа

16 — диоды 14 и 15 и обмотка 7 не оказывают влияния на работу устройства. При закрытом состоянии ключа

16 он шунтируется закрытым диодом

15, величина обратного тока диодов достаточно мала по сравнению с токами утечки силовых ключей. В открытом .состоянии ключа 16 через него идут импульсы тока при открытии диодов 14 и 15, сглаженные конденсатором 12, амплитуда этих импульсов также достаточно мала по сравнению с токами нагрузки, поэтому эти импульсы не отражаются на коммутационной способности ключа 16.

Введение конденсатора 12 увеличивает надежность срабатывания ключа

t6 так как разряженный конденсатор

65988 4

12 предотвращает возникновение импульсов сброса в начальный момент времени после подачи сигнала управления на входы С и D триггера 2, б когда ключ 16 за счет длительности заряда конденсатора 11 еще не открылполярности, возникающие на выходе

20, закрывают диод 15, но диод 14 не закрывается за счет конденсатора

12, поэтому схема защиты не срабатывает от ложных помех положительной полярности, а помехи отрицательной полярности открывают диод t5 и заряжают конденсатор 12 напряжением отрицательной полярности, которое приводит к уменьшению ЭДС самоиндук2п цнн, также предотвращая ложные срабатывания.

Таким образом, транзисторный ключ обладает повышенной помехоустойчи25 востью за счет некоторого увеличения временной задержки срабатывания схемы защиты. Длительность задержки срабатывания зависит от амплитуды тока ЭДС самоиндукции, номинала конЗО денсатора 12 и порога срабатывания триггера 2.

Подбирая номинал конденсатора 12, можно обеспечить. длительность задержки срабатывания ключа 16 такой, чтобы ключ 16 при коротк . х замыканиях не успевал перегреться.

40 Транзисторный ключ с защитой от перегрузки по авт.св. tt 1339884, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены, третий конденсатор .и 5 третий диод, катод которого соединен с силовым выходом устройства, а анод — с катодом второго диода и первым выводом третьего конденсатора, второй вывод которого соединен

Во с общей силовой шиной.