Транзисторный ключ

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Соеетскит

Социалистическин республин

379052

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 06.Vill.1969 (№ 1355609/18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опуоликовано 18.1Ч.1973 Бюллетеllb ¹ 19

Дата опубликования описания 6.!Х.1973

М.Кл. Н 03k 17j08

Комитет ло делам.вабретений и открытий ори Совете Министрое

СССР

УДК 621.317 (088.8) Автор изобретения

И. С. Светличный

Заявитель

ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может быть использовано в однокаскадных ключевых транзисторных устройствах и в выходных каскадах много канальных транзисторных ключей.

Известные ключевые устройства на транзисторах, в цепь эмиттер — коллектор которых включена нагрузка, не обеспечивают защитного отказа. При пробое, обрыве перехода коллекТор — эмиттер транзистора и при других поврежде»иях нагрузка, например электромагнитное реле, не отключается, что может быть причиной аварии. Не обеспечивается отключение нагрузки и при входном сигнале, значительно превышающем номинальные.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы устройства и защита его от перегрузок.

Для этого параллельно нагрузке подключен переключающийся диод и защитный элемент, например конденсатор, точка соединения которых с нагрузкой подключена к источнику питания через резистор.

На чертеже приведена схема предлагаемого транзисторного ключа.

Коллекторно-эмиттерный переход ключевого транзистора 1 и нагрузка 2, зашунтированная конденсатором 8, соединены последовательно.

Нагрузкой могут быть обмотки электромагнитного реле, реле с магнитоуправляемым контактом, обмотка управления магнитного усилителя или логического элемента автоматики; входная цепь преобразователя постоянного тока в переменный. Параллельно нагрузке 2

5 включается резистор 4, полупроводниковый диод 5 и переключающийся диод 6. Точка соединения диодов через резистор 7 подключается к источнику коллекторного напряжения. Резистор 4 служит для компенсации

10 разброса напряжений переключения диода 6.

Величина его выбирается такой, чтобы сумма номинального напряжения на нагрузке на резисторе 4 была на 3--5 в меньше напряжения переключения диода 6 при напряжении в 12 — 30

15 в источника питания коллекторной цепи. Диод

5 уменьшает коллекторный ток транзистора 1 при отсутствии входного сигнала. Для этой же цели вместо диода может применяться стабилитрон или переключающийся диод. Резистор

20 7 ограничивает коллекторный ток транзистора

1 и ток неуправляемого диода 6, а резисторы

8 и 9 предназначены для термостабилизации режима и ограничения тока базы транзистора.

Позицией 10 обозначен дополнительный тран25 зистор, позицией 11 его нагрузка. Резисторы

12 и 18 аналогичны по назначению резисторам

8 и 9. Входной транзистор обозначен позицией

14, а его нагрузка — позицией 15. Резисторы

16 и 17 служат для термостабилизацпи режима

30 и ограничения тока базы транзистора 14. Пози379052 циями (8, 19, 20 и 21 обозначены соответственно зажимы источников входного сигнала и коллекторного напряжения. Термостабилизация режима транзисторов осуществляется за счет применения в цепи база-эмиттер сопротивления с отрицательным температурным коэффиц!!е!!том или другим способом.

Транзисторный ключ работает следующим образом.

Транзистор 1 работает в режиме «закрыг 1и полностью — не полностью открыт», т е при отсутствии входного сигнала закрыт полностью, а при номинальном напряжении входного сигнала отпирается не полностью, т. е. не насьпцен.

Для надежной блокировки постоянное напряжение между коллектором н эмиттером не полностью открытого транзистора должно быть не менее 7 — 10 в, а разница между напряжением переключения диода б и номинальным р:1бочим напряжением в точках его подключения должна составлять половину указанной величины, При отсутствии входного сигнала транзисторы 14 и 1 полностью закрыты, транзистор 10 полностью открыт, т. е. до насьпцения. 25

При номинальном напряжении входного ct!гнала транзистор 14 отпирается не полно "тью благодаря установке резисторов lб и 17 определенной величины, а транзистор 10 запирается не полностью, т. е. напряжение между его кол- з0 лектором и эмиттером на 7 — 10 в меньше напряжения источника питания коллекторной цепи. Этот режим осуществляется благодаря резистору 18 определенной величины. Транзистор

I отпирается не полностью за счет установки определенной величины резистора 9, а нагрузка, например электромагнитное реле, включается, так как ее номинальный рабочий ток равен или меньше тока, протекающего через обмотку.

При пробое транзистора 10, при обрыве резистора 9. при обрыве коллекторной цепи транзистора 14 и при некоторых других повреждениях транзистор 1 закрывается и нагрузка отключается, т. е. по этим повреждениям предла- 45 гаемое устройство обладает защитным отказом. Для повышения вероятности безотказной работы указанные элементы могут быть дубли рованы. При пробое транзистора (, обрыве цепи коллектор-эмиттер транзистора 10, при o5- 5p рыве резисторов 18, 15, пробое транзистора 14 и при других повреждениях транзистор 1 замыкается накоротко или открывается до насыщения, и напряжение B точка; подключен!!я д!!ода б становится больше напряжения его переключения — диод б переключается, а нагрузка

2 отключается.

Аналогично обеспечивается отключение нагрузки и при входных сигналах, превышающих номинальные.

Многоканальные транзисторные ключи, в которых применен выходной каскад, выполненный в соответствии с изобретением, работают аналогично. Предлагаемый транзисторный ключ был испытан при следующих условиях.

Для питания коллекторной цепи использовано выпрямленное напряжение, равное.24 в, Обмотка электромагнитного реле типа РКН являлась нагрузкой выходного транзистора и имела сопротивление постоянному току 1200 ом и номинальный рабочий ток 10 ма. Транзисторы взяты типа П-25Б. Сопротивления 8, 12 и lб взяты в 500 ом по рекомендации завода-изготовителя транзисторов, Неуправляемый переключающийся диод б взят типа Д227А с напряжением переключения 16 в, а конденсатор 8 типа

МБГО емкостью 1 мкф. Сопротивление 4 ирпнято равным 200 ом, а сопротивление 7 — 300 ом. При принятом типе реле необходимость в д! .оде б отпала. Сопротивления 11 и 15 взяты по 4,7 ком. Величины остальных сопротивлений взяты в соответствии с получением необходимого режима транзисторов. Транзисторный ключ испытывался при работе от входного переменного напряжения с его выпрямлением и в режиме «реле времени». В последнем случае к зажимам 18, 19 подключался конденсатор типа КЗ-2 емкостью 500 мкф на 30 в. Конденсатор заряжался от источника коллекторного напряжения через сопротивление 50 ом.

Предмет изобретения

Транзисторный ключ, содержащий транзистор, в цепь эмиттер-коллектор которого включен нагрузочный элемент, например электромагнитное реле, и резистор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства и защиты его от перегрузок, параллельно нагрузочному элементу подключен переключающийся диод и защитный элемент, например конденсатор, причем точка соединения переключающегося диода и защитного нагрузочного элементов через резистор подключена к источнику питания.

379052 Составитель C. Белан

Техред Л. Грачева

"Редактор Э. Иконникова

Корректор О. Тюрина

Мытищинская типография

Заказ 2146 Изд. 1ф 492 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н открытий при Совете Мичпстпо г СГ l>

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5