Переключатель тока

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для реверсивного управления электромагнитными элементами. Цель изобретения - повышение надежности переключателя то-ка за счет увеличения времени задержки включения одного плеча мостовой схемы по отношению к другому. При подаче напряжения питания между шинами 17 и 18 переключатель устанавливается в первое состояние за счет нарушения симметрии схемы транзистором 8, который включен инверсно. Диод 25 включен в обратном направлении и напряжение с шины 17 не передается на шину 22. При подаче напряжения питания между шинами 18 и 22 переключатель запитывается через включенный диод 25, при этом через резистор 21 течет базовый ток транзистора 8, открывая его, и устройство устай|авливается во второе состояние. 1 ил.слсИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, для реверсивного управления поляризованными реле и другими электромагнитными устройствами.Целью изобретения является повышение надежности переключателя за счет уменьшения коэффициента усиления и увеличения времени задержки включения одного плеча по отношению к другому, путем включения одного из блокирующих транзисторов в инверсном режиме и исключения конденсатора.На чертеже представлена схема переключателя тока.Переключатель тока содержит первый и второй силовые транзисторы 1, 2 первого типа проводимости, третий и четвертый силовые транзисторы 3,4 второго типа проводимости, первые управляющий и блокирующий транзисторы 5,6 первого типапроводимости, вторые управляющий и блокирующий транзисторы 7,8 второго типа проводимости, семь резисторов 9...15, причем коллекторы первого и четвертого силовых транзисторов 1 и 4 подключены к первому выводу нагрузки 16, второй вывод которого соединен с коллекторами второго и третьего силовых транзисторов 2 и 3, эмиттеры первого и второго силовых транзисторов 1 и 2 подключены к первой шине 17 питания, эмиттеры третьего и четвертого силовых транзисторов 3 и 4 соединены с второй шиной 18 питания, база первого силового транзистора 1 подключена к эмиттеру первого управляющего транзистора 5, коллектор которого через первый резистор 9 соединен с базой третьего силового транзистора 3, а база подключена к коллектору первого блокирующего транзистора 6, база которого через второй резистор 10 соединена с первой входной шиной 19, а эмиттерJi^ сх>& оJs^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 К 17/66

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

1 U

4 (21) 4784647/21 (22) 19.01,90 (46) 23.02,93. Бюл. N.. 7 (71) Производственное объединение "Электромодул ь" (72) М.Л.Слуцкий и В.А,Урбанович (56) Авторское свидетельство СССР

М 864568, кл. Н 03 К 17/60, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 1649654, кл, Е 03 К 17/66, 1988, (54) ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для реверсивного управления электромагнитными элементами. Цель изобретения— повышение надежности переключателя тоИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, для реверсивного управления поляризованными реле и другими электромагнитными устройствами.

Целью изобретения является повышение надежности переключателя за счет уменьшения коэффициента усиления и увеличения времени задержки включения одного плеча по отношению к другому, путем включения одного из блокирующих транзисторов в инверсном режиме и исключения конденсатора.

На чертеже представлена схема переключателя тока.

Переключатель тока содержит первый и второй силовые транзисторы 1, 2 первого типа проводимости, третий и четвертый силовые транзисторы 3,4 второго типа проводимости, первые управляющий и блокирующий транзисторы 5,6 первого типа

„„Я2„„1714804 А1 ка за счет увеличения времени задержки включения одного плеча мостовой схемы по отношению к другому. При подаче напряжения питания между шинами 17 и 18 переключатель устанавливается в первое состояние за счет нарушения симметрии схемы транзистором 8, который включен инверсно. Диод 25 включен в обратном направлении и напряжение с шины 17 не передается на шину 22, При подаче напряжения питания между шинами 18 и 22 переключательь запитывается через включенный диод 25, при этом через резистор 21 течет базовый ток транзистора 8, открывая его, и устройство устанавливается во второе состояние. 1 ил.

0 проводимости, вторые управляющий и блокирующий транзисторы 7,8 второго типа проводимости, семь резисторов 9...15, причем коллекторы первого и четвертого силовых транзисторов 1 и 4 подключены к первому выводу нагрузки 16, второй вывод которого соединен с коллекторами второго и третьего силовых транзисторов 2 и 3, эмиттеры первого и второго силовых транзисторов 1 и 2 подключены к первой шине 17 питания, эмиттеры третьего и четвертого силовых транзисторов 3 и 4 соединены с второй шиной 18 питания, база первого силового транзистора 1 подключена к эмиттеру первого управляющего транзистора 5, коллектор которого через первый резистор

9 соединен с базой третьего силового транзистора 3, а база подключена к коллектору первого блокирующего транзистора 6, база которого через второй резистор 10 соединена с первой входной шиной 19, а эмиггер

1714804 подключен к первой шине 17 пи анин коллектор второго управляющего транэисгорэ

7 соединен с первым выводом третьего резистора 11, э база подключена к первому выводу четвертого резистора 12 и эмиттеру второго блокирующего транзистора 8, база которого соединена с первым выводом пятого резистора 13, первый вывод шестого резистора 14 подключен к второй входной шине 20, база второго силового транзистора

2 соединена с вторым выводом третьего резистора 11, первый ввод которого через седьмой резистор 15 подключен к базе первого блокирующего транзистора 6, коллектор которого соединен с вторым выводом четвертого резистора 12, эмиттер и коллектор вторых управляющего и блокирующего транзистора 7 и 8 соответственно подключены к базе четвертого силового транзистора 4 и второй шине 18 питания, второй вывод пятого резистора 13 соединен с коллектором первого управляющего транзистора 5, второй вывод шестого резистора 14 подключен к базе второго управляющего транзистора 7, Кроме того, база второго блокирующего транзистора 8 через восьмой резистор 21 соединена с третьей входной шиной 22, база первого управляющего транзистора 5 через девятый резистор 23 подключена к четвертой входной шине 24.

Для статического режима управления первая входная шина 19 через восьмой резистор 21 подключена к базе второго блокирующего транзистора 8.

Для режима управления с помощью источника питания первая шина 17 питания через диод 25 соединена с дополнительной входной шиной 26, которая через восьмой резистор 21 подключена к базе второго блокирующего транзистора 8 (данная связь на чертеже не показана), база второго управляющего транзистора 7 через дополнительный резистор 27 подключена к первой шине

17 питания.

Также на чертеже показана шина 28, которая в режиме статического управления подключена к первой и третьей входным шинам 19 и 22.

Переключатель тока работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства при различных режимах управления. При необходимости возможны комбинации режимов управления.

В прямом динамическом режиме управления устройство работает следующим образом, При включении питания и отсутствия управляющих сигналов на всех входных шинах устройство принимает первое состоя45

В этом режиме управления, в общем случае, шины 22, 24, 26, 29 не задействуются.

В инверсном динамическом режиме устройство работает аналогично, при этом в первое устойчивое состояние устройство устанавливается при подаче низкого уровня управляющего сигнала на шину 24, во второе - при подаче на шину 22 и третье— при подаче и удержании на обеих шинах.

Шины 19, 20, 26, 29 вобщем случае,,не задействованы.

Не задействованные шины могут быть использованы, например, для организации логической функции запрета. Так, при подаче и удержании низкого уровня на шине 22 устройство никогда не перейдет во второе состояние. ние, при котором транзисторы 2, 4, 6, 7 открыты, а транзисторы 1, 3, 5, 8 закрыты.

Если теперь на шины 19 и 20 подать низкий уровень управляющего сигнала, то устройство не изменит состояния, установившегося при включении питания, т.к. через резистор 14 протекает часть базового тока транзистора 7, который остается в насыщенном состоянии, и низкий уро вень на шине 19 не изменит насыщенно

ro состояния транзистора 6, т. к. зашунтирован смещенным в прямом направлении р-и-переходом. Состояние уст ройства не изменится и при высоком уровне

"5 управляющего сигнала на шине 19, т.к. при этом же не изменяется насыщенное состояние транзистора 6.

При подаче на шину 20 высокого уровня управляющего сигнала начинает закрывать20 ся транзистор 7 и устройство лавинообразно переходит во второе устойчивое состояние, при котором транзисторы 1. 3, 5, 8 открыты, а транзисторы 2, 4, 6 7 закрыты, после чего уровень управляющего сигнала на состояние устройства не влияет, т,к. при низком уровне весь ток протекает через насыщенный транзистор 8 и изменить состояние транзистора 7 не может.

Чтобы перевести устройство в первое

30 состояние, необходимо подать высокий уровень сигнала на шину 19. Высокий уровень через резистор 10 откроет транзистор 6, чем закроет транзистор 5, и устройство лавинообразно перейдет в первое состояние.

35 При подаче и удержании на шинах 19 и

20 высокого уровня управляющего сигнала транзистор 7 переходит в состояние отсечки, а транзистор 6 в состояние насыщения.

Устройство при этом переходит в третье состояние, при котором транзисторы 1, 2, 3, 4, 5, 7 закрыты.

1714804

В статическом режиме управления, при подключенном источнике питания и соединенных между собой шинах 19, 22, 28 с помощью внешней перемычки, устройство работает следующим образом. При включении питания и отсутствии управляющих сигналов за счет протекания тока по цепи— шина 18, эмиттер-база транзистора 8, резистор 21, резистор 10, база — эмиттер транзистора 6, шина 17 насыщаются транзистора 6 и 8 и устройство устанавливается в третье состояние, в котором будет находиться до подачи управляющих сигналов на шину 29.

При подаче и удержании низкого уровня на шине 28 закрывается транзистор 6 и открывается транзистор 8 — устройство переходит в первое состояние и будет в нем находиться все время, пока на шине 28 присутствует низкий уровень входного сигнала, При подаче и удержании высокого уровня на шине 28 закрывается транзистор 8 и открывается транзистор 6 — устройство переходит во второе состояние и будет находиться в нем, пока на шине 28 присутствует высокий уровень входного сигнала.

В описанных выше режимах включение транзистора 8 в инверсном режиме на работу устройства существенно не влияет, так как для управления электромагнитными устройствами скорость реакций устройства на воздействие управляющего сигнала не является существенной, потому что в любом случае (особенно при действии положительной обратной связи) оно, по крайней мере, на прядок меньше, чем время реакции элекромагнитного устройства. То же можно сказать и о токах, необходимых для управления устройством, поскольку они в любом случае намного меньше, чем ток, необходимый для управления электромагнитным устройством.

Режим управления с помощью источника питания является примером одного из режимов управления, реализованного путем комбинации описанных выше режимов, Для его реализации необходимо соединить шину 26 с шиной 22. В этом режиме реализована также функция приоритета второго состояния, которая, как правило, требуется 5 при управлении поляризованным реле, В этом режиме устройство работает следующим образом, При подаче напряжения питания между 5 шинами 17 и 18 устройство устанавливается в первое состояние, диод 25 включен s обратном направлении и напряжение с шины

17 не передается на шину 22.

При подаче напряжения питания между шиной 18 и шиной 22 устройства запитывается через включенный в прямом направлении диод 25, при этом через резистор 21

5 организуется базовый ток транзистора 8, открывая его. и устройство устанавливается во второе состояние.

В этом режиме работа устройства существенно отличается от работы известного

10 устройства.

Так, при подаче напряжения питания между шинами 17 и 18 устройство устанавливается в первое состояние не за счет задержки включения транзистора 8 с

15 помощью конденсатора, а за счет нарушения симметрии устройства путем инверсного включения транзистора 8, Как известно, инверсные параметры транзистора, а в частности коэффициент пе20 редачи эмиттерного тока cq меньше коэффициента передачи эмиттерного тока при нормальном включении а, и аналогично, для постоянной времени та1 ) тад.

Необходимо также отметить, что из известной теории Эюеоса Эберса-Молла и практики использования биполярных транзисторов следует, что инверсное включение транзистора, по сравнению с нормальным, с общим эмиттером, при глубоком насыщении, обладает наименьшим остаточным напряжением, Что в нашем случае обеспечивает более сильное запирание транзисторов 4, 7 насыщенным транзистором 8, включенным в инверсном режиме, чем запирание транзисторов 5, 1 насыщенным транзистором 6, включенным в нормальном режиме по схеме с общим эмитте ром.

Ка основании известных соотношений, в момент подачи напряжения питания между шинами 17 и 18, за счет худших переходных и частотных свой"тв, меньшего усиления в петле положительной обратной связи, включающей транзистор 8, а также за

45 счет организации базового тока транзистора 7 с помощью резистора 27 и запирания транзистора устройство однозначно переходит в первое состояние.

Надежность предлагаемого переключа0 теля тока выше, чем у известного за счет исключения конденсатора, За счет исключения конденсатора в предлагаемом устройстве расчетная надежность повышается на 40, а максимально

5 допустимая температура нагрева устройства повышается на 40 С.

Повышается надежность также и за счет менее плотной компоновки элементов на подложке. Необходимо также отметить, что

1714804 после исключения конденсатора из схемы, появляется возможность реализации предложенного устройства по твердотельной технологии, Формула изобретения

Переключатель тока, содержащий первый и второй силовые транзисторы первого типа проводимости, третий и четвертый силовые транзисторы второго типа проводимости, первые управляющий и блокирующий транзисторы первого типа проводимости, вторые управляющий и блокирующий транзисторы второго типа проводимости, девять резисторов, коллекторы первого и четвертого силовых транзисторов подключены к первому выводу нагрузки, второй вывод которой соединен с коллекторами второго и третьего силовых транзисторов, эмиттеры первого и второго силовых транзисторов подключены к первой шине питания, эмиттеры третьего и четвертого силовых транзисторов соединены с второй шиной питания, база первого силового транзистора подключена к эмиттеру первого управляющего транзистора, коллектор которого через первый резистор соединен с базой третьего силового транзистора, а база подключена к коллектору первого блокирующего транзистора, база которого через второй резистор соединена с первой входной шиной, а эмиттер подключен к первой шине питания, коллектор второго управляющего транзистора соединен с первым выводом третьего резистора, а база подключена к первому выводу четвертого резистора, база второго блокирующего транзистора соединена с первым выводом пятого резистора. первый вывод шестого резистора подключен к второй входной ши5 не, база второго силового транзистора соединена с вторым выводом третьего резистора, первый вывод которого через седьмой резистор подключен к базе первого блокирующего транзистора, коллектор ко10 торого соединен с вторым выводом четвертого резистора, эмиттер второго управляющего транзистора подключен к базе четвертого силового транзистора, второй вывод пятого резистора соединен с коллек15 тором первого управляющего транзистора, второй вывод шестого резистора подключен к базе второго управляющего транзистора, база второго блокирующего транзистора через восьмой резистор соединена с третьей

20 входной шиной, база первого управляющего транзистора через девятый резистор подключена в четвертой входной шине, первая входная шина через восьмой резистор подключена к базе второго блокирующего тран25 зистора, а первая шина питания через диод соединена с дополнительной входной шиной, которая через восьмой резистор подключена к базе второго блокирующего транзистора, база второго управляющего

30 транзистора через дополнительный резистор подключена к первой шине питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, коллектор второго блокирующего транзистора соединен с вто35 рой шиной питания, а эмиттер — с базой второго управляющего транзистора, 1714804 оставитель M.Ñëóöêèé

Редактор В.Иванова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор A,Êoçoðèç

Заказ 1330 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101