Транзисторный ключ

(51)4 Н ТЕНИЯ о ключаты приток ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам развития Канско-Ачинского угольного бассейна(56) Авторское свидетельство СССР Кф 485562, кл. Н 03 К 17/60, 1976.Авторское свидетельство СССР В 156248, кл. Н 03 К 7/60, 1985. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных коммутационных уст.ройствах. Цель изобретения - повышение надежности транзистор за счет обеспечения его з возникновении перегрузки по уПри токовой перегрузке происходитнасыщение трансформатора 6 тока, врезультате чего напряжение на егообмотках 14 и 15 падает до нуля. Этоприводит к пропаданию тока базы транзистора 1 и появлению сигнала с положительным фронтом на С-входе 0-триггера 7. На его инверсном выходе появляется "0", который устанавливает навыходе элемента 2 И 8 "0". В результате транзисторы 2 и 1 закрываются.Одновременно на прямом выходе 0-триггера 7 устанавливается "1", показывающая, что произошла перегрузка.1 з.п, ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных коммутационных устройствах.Цель изобретения - повышение надежности транзисторного ключа за счет обеспечения его защиты при возникновении перегрузки по току.На чертеже представлена схема транзисторного ключа.Транзисторный ключ содержит силовой и управляющий транзисторы 1 и 2 разного типа проводимости, первый, второй и третий диоды 3, 4 и 5, трансформатор 6 тока, 0-триггер 7, логический элемент 2 И 8, блок 9 гальванической развязки и инвертор 10. Коллектор силового транзистора 1 через первичную обмотку 11 трансформатора 6 тока подключен к первой выходной шине 12, а эмиттер соединен с второй выходной шиной 13 и с одним выводом первой вторичной обмотки 14 трансформатора 6 тока, другой вывод которой подключен к первому выводу первого диода 3 и через второй диод 4 к базе силового транзистора 1, Второй вывод первого диода 3 соединен с эмиттером управляющего транзистора 2 и через третий диод 5 с коллектором силового транзистора 1. Первый вывод второй вторичной обмотки 15 трансформатора 6 тока подключен к общей шине 16. База силового транзистора 1 соединена с коллектором управляющего транзистора 2, база которого подключена к первому выходу блока 9 гальванической развязки, второй выход которого соединен с второй выходной шиной 13. Вход блока 9 гальванической развязки подключен к выходу логического элемента 2 И 8, первый вход которого соединен с управляющей шиной 17и П-входом П-триггера 7, инверсныйвыход которого подключен к второмувходу логического элемента 2 И 8. Второй вывод второй вторичной обмотки15 трансформатора 6 тока соединен свходом инвертора 10, выход которогоподключен к С-входу Р-триггера 7,К-вход которого соединен с шиной 18установки. Кроме того, прямой выход0-триггера 7 подключен к дополнительной выходной, пине 19, Резисторы 20и 21 подкл.цены параллельно базаэмиттерным переходам соответственносилового и унравляюшего транзисторов1 и 2. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Транзисторный ключ работает следующим образом.При подаче на управляющую шину 16сигнала 1 и при наличии на втором входе л о гич е с кго элемента 2 И 8 си гнала 1 н а е го выходе также поя вляется " 1 " , которая через блок 9 гальв анич е с кой развязки приводит к от крыв анию управляющего транзистора 2 ,Пр и открывании управляющего т р анзис тор а 2 через обмотку 1 1 , диод 5 и транзистор 2 в б аз у силового тр анзи с т ор а 1 поступает т ок , открывающий его. Это приводит к появлению усиленного тока коллектора силового транзистора 1 в обмотке 1 трансформатора 6 тока, а в обмотКе 14 появляется напряжение, которое в первый моментменьше напряжения на эмиттере транзистора 2, Дальнейшее открывание силового транзистора 1 током по указанной цепи происходит до тех пор, пока напряжение на обмотке 14 не станетравным напряжению на коллекторе транзистора 1. В этот момент открывается диод 3 и в базу транзистора 1 с обмотки 14 через диод 3 и транзистор 2 поступает ток, который вводит транзистор 1 в режим насыщения, при котором диод 5 закрывается, так как напряжение насыщения перехода коллектор эмиттер всегда меньше напряжения насыщения перехода база - эмиттер,Благодаря трансформатору 6 тока базовый ток транзистора 1 пропорционален току нагрузки. В обмотке 15 также появляется напряжение, которое поступает на входинвертора 10, с выхода которого сигнал "0" прикладывается к С-входу Птриггера 7, который не изменяет своего состояния, так как 0-триггер 7 поС-входу срабатывает от положительного фронта сигнала. При снятии сигнала "1 ч с управляющей шины 17 снимается отпирающий сигнал с транзистора 2, который начинает закрываться. Закрывание транзистора 2 приводит к уменьшению базовоготока транзистора 1 и выходу его изрежима насыщения. Это приводит куменьшению тока через обмотку 11 иизменению знака напряжения на обмотках 14 и 15. В результате открывается диод 4 и в базу транзистора 1 поступает запирающий ток от обмотки 14,который уменьшает время запирания.Изменение знака напряжения на обмот 1480114ке 15 приводит к появлению на входе инвертара 1 О низкого уровня напряжения, а на С-вход П-триггера 7 поступает 1 , т . е . положительный фронт .Однако эта не вызывает изменения состояния Р-т ри г г ер а 7 , т ак к ак си г -н ал 1 уже снят с е го 0- входа .Если при работе т ран э ист о рн о га ключа т ок , проходящий чер е э обмотку 1 0 1 1 и транзистор 1 , достигает величины , при которой происходит насыщение трансформатора 6 тока, напряжение на е га обмотках падает до нуля . Э то приводит к исчезновению тока базы тр ан 5 зи ст ор а 1 и переводу е го в режим з апирания , при котором запирающий т а к равен нулю . Падение напряжения н а о бмотке 1 5 до нуля ( ни э ко га уровня) приводит к появлению на С- входе П триггера 7 положительного фронта, по которому н а е га инверсном выходе появляется сигнал О , который приво - дит к появлению сигнала О на выходе логического элемента 2 И 8 и сня тию отпирающего сигнала с базы транзистора 2, в результате чего транзистор 2 закрывается до окончания процесса рассасывания заряда в базе транзистора 1. По окончании про цесса рассасывания транзистор 1 ,выходит иэ режима насыщения и его ток начинает уменьшаться, а это приводит к изменению знака напряжения на его обмотках 14 и 15. В результате открывается диод 4 и в базу транзистора 1 поступает запирающий ток. Возрастание напряжения на коллекторе транзистора 1 не приводит к открыванию диода 5, так как транзистор 2 к этому времени ужезакрыт. Таким образом, после перегрузки транзисторного ключа силовой транзис тар 1 закрывается и в таком положении ключ может находиться любое время, так как сигнал "0 с инверсного выхода 0 в тригге 7 удерживает логический элемент 8 в закрытом состоя 50 нии. Для установки ключа в рабочее состояние необходимо подать на шину 18 установки сигнал, устанавливающий на инверсном выходе 0-триггера 7 сигнал 1", После закрывания ключа при перегрузке по току сигнал "1" с прямого выхода Э-триггера 7, поступая на дополнительную выходную шину 19, показывает, чта произошла перегрузка. Надежность предлагаемого транзисторного ключа выше, чем у известных за счет обеспечения ега защиты при возникновении перегрузки по току. На дополнительном выходе транзисторного ключа формируется сигнал, показывающий возникновение перегрузки по току.Формула и э о б р е т е н и я1. Транэистарый ключ, содержащий силовой и управляющий транзисторы, первый, второй и третий диоды, трансформатор тока, коллектор силового транзистора через первичную обмотку трансформатора тока подключен к первой выходной шине, а эмиттер соединен с второй выходной шиной и с одним выводом первой вторичной обмотки трансформатора тока, другой вывод которой подключен к первому выводу первого диода и через второй диод к базе силового транзистора, второй вывод первого дИода соединен.с эмиттером управляющего транзистора и через третий диод с коллектором силового транзистора первый вывод второй вторичной обмотки трансформатора тока подключен к общей шине, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, введены П-триггер, логический элемент 2 И, блок гальванической развязки и инвертор, причем управляющий транзистор имеет тип проводимости, обратный типу проводимости силового транзистора, база которого соединена с коллектором управляющего транзистора, база которого подключена к первому выходу блока гальванической развязки, второй выход которого соединен с второй выходной шиной, вход блока гальванической развязки подключен к выходу логического элемента 2 И, первый вход которого соединен с управляющей шиной и Р-входом Р-триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу логического элемента 2 И, второй вывод второй вторичной обмотки трансформатора тока соединен с входом инвертора, выход которого подключен к С-входу Р-триггера, Е-вход которого соединен с шиной установки.2. Ключ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, прямой выход Р-триггера подключен к дополнительной выходной шине.