Устройство для защиты электронного ключа

).)- ),АЬ.Ч:ьця1/"1 ) 1-Е юК АВ ский Оааай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 617841, кл, Н 02 Н 7/10, 1976.Авторское свидетельство СССРМ 1247984, кл. Н 02 Н 7/10, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОННОГОО КЛЮЧА(57) Сущность изобретения: Устройство для защиты электронного ключа содержит ключ 1, шунтирующую цепь 2 на последовательно соединенных токоограничительном резисторе 3 и ключевым элементе 4, вход которого зашунтирован резистором 5, источник 6 сигнала управления, два резистора 7, 8 вспомогательный ключ 9, пороговый элемент 10, состоящий из стабилитрона 11 и резисторов 12, 13, узел 16 задержки, дополнительный пороговый элемент 18, компаратор 19 напряжения и дополнительный резистор 20,1 Х Если в процессе работы устройства имеет место перегрузка или короткое замыкание, напряжение на ключе 1 начинает возрастать, Величина перегрузки может быть такой, что напряжение на ключе 1 оказывается меньше напряжения срабатывания порогового элемента 10, но как только оно превысит 00 П, компаратор 19 срабатывает, и на его выходе появляется положительный потенциал, который через резистор 20 создает на резисторе 13 падение напряжения, отпирающее транзистор 9. Транзистор 9 шунтирует вход ключа 1, последний закрывается, и напряжение источника питания распределяется между пониженным сопротивлением нагрузки, резистором 3 и ключом 4, который открывается в результате запирания ключа 1. В режиме перегрузки ток определяется величиной сопротивления 3, При снятии перегрузки напряжение на измерительном входе компаратора напряжения становится меньше напряжения Ооп, и компаратор 19 вращается в исходное состояние, запирая транзистор 9, а значит, транзистор 1 открывается. 1 ил.1767607 Изобретение относится к электронике иможет быть использовано для защиты полупроводниковых коммутирующих устройствов электроприводе, электротехнологии и источниках питания радиоаппаратуры.Известно устройство для защиты электронного ключа, содержащее шунтирующуюцепь на последовательно соединенныхтокоограничительном резисторе и ключевом элементе, подсоединенном параллельно электронному ключу, источникуправляющего сигнала, выход которОго зашунтирован вспомогательным ключом ипредназначен для подключения к входуэлектронного ключа, и пороговый элемент,вход которого предназначен для подключения параллельно электронному клЮчу, а выход подключен к входу вспомогательногоключа, выход источника управляющего сигнала подключен к входу ключевого элементашунтирующей цепиНедостатки известного устройства длязащиты электронного ключа - малая надежностьи низкий КПД при перегрузках и коротких замыканиях, возникающих послепуска устройства в результате выхода ключав активный режим,при котором "возникаютпотери электроэнергии и тепловыделение.Цель изобретения - повышение надежности и КПД устройства при перегрузках ипри кбРотком замыкании, Для повышениянадежности и КПД устройства в него введены новые элемейты, а именно: узел задержки, дополнительный пороговый элемент,ключевой элемент, компаратор напряжения. дополнительный резистор и их связи.На чертеже приведена принципиальнаяэлектрическая схема устройства защитыэлектроннбго ключа,Устройство содержит ключ 1, шунтирующую цепь 2 на последовательно соедийен.ных токоограничительном резисторе 3 иключевом элементе 4, вход которого зашунтирован резистором 5;шину 6 управления,резисторы 7, 8, вспомогательный ключ 9,пороговый элемент 10, состоящий из стабилитрона 11 и резисторов 12, 13, нагрузку 14,шину 15 питания, узел 16 задержки, дополнительный пороговый элемент 17, ключевойэлемент 18, компаратор 19 напряжения идополнительный резистор 20.Ключ 1 зашунтирован шунтирующейцепью 2 на последовательно соединенныхтокоограничительном резисторе 3 и ключевом элементе 4, вход которого зашунтирован резистором 5, К шине 6 управленияподсоединены первые выводы резисторов7, 8 и вход узла 16 задержки, Второй выводрезистора 7 соединен с управляющим входом шунтирующей цепи, второй вывод резистора 8 подключен к управляющему входу ключа 1 и коллектору вспомогательного ключа 9, эмиттер которого подключен к общему шине, к которой также подключены 5 первый вывод резистора 13, порогового элемента 10, эмиттер ключа 1, общий провод узла задержки, эмиттер дополнительного порогового элемента. Выход узла задержки соединен с входом порогового элемента, 10 выходкоторого подключен к управляющемувходу ключевого элемента 18, вход которогосоединен с выходом кЛюча 1, а выход - сизмерительным входом компаратора 19 напряжения, выход которого через резистор 15 20 подключен к базе транзистора 9, второмувыводу резистора 13 и первому выводу резистора 12, второй вывод которого подключен к аноду стабилитрона 11 порогового элемента 10, выход которого соединен с вы ходом ключа 1 и первым выводом нагрузки14, второй вывод которой подключен к шине 15 питания.Устройство работает следующим образом, При отсутствии отпирающего сигнала 25 ключ 1 и ключевой элемент 4 заперты, нагрузка 14 отключена от источника 15 питания, ключевой элемент 18 также заперт, и на выходе компаратора напряжения 19 присутствует сигнал низкого уровня, напряжение 30 на ключе 1 и на включенном параллельно .ему пороговом элементе 10 равно напряжению питания, При этом через стабилитрон 11 протекает ток, создающий на резисторе 13 падение напряжения, Это напряжение 35 подается на базу транзистора 9 и удерживает его в открытом состоянии, Таким образом, транзистор 9 шунтирует вход ключа 1 и тем самым препятствует прохождению на него отпирающего сигнала с управляю щей шины 6, ключ 1 остается в запертомсостоянии, а открывается трназистор 4 и подключает нагрузку 14 через токоограничивающий резистор 3 к общей шине, Напряжение на ключе 1 и пороговом элементе 10 45 при этом уменьшается и его величина определяется величиной сопротивления нагрузки 14 и ограничивающего резистора 3.Если величина сопротивления нагрузки 14 больше допустимой, напряжение на выхо де порогового элемента становится недостаточным для поддержания транзистора 9 в отпертом состоянии, транзистор 9 закрывается, что приводит к отпиранию ключа 1, который подключает нагрузку к источнику5 15 питания, В то же самое время, при поступлении отпирающего сигнала на управляющую шину 6 начинает заряжаться накопительный конденсатор узла 1.6 задержки, Кактолько напряжение на накопительном конденсаторестанет выше порога1767607 срабатывания порогового элемента 17, он отпирается и отпирает ключевой элемент 18, Параметры ВС-цепочки узла 16 задержки, определяющие время задержки включения порогового элемента 17 и ключевого элемента 18, выбирают большим времени выхода инерционной нагрузки на режим, т,е, пороговый элемент 17 и ключевой элемент 18 включаются после выхода ключа 1 в насыщение. Напряжение насыщения ключа 1 через ключевой элемент 18 поступает на измерительный вход компаратора 19. Напряжение выбирают большим напряжения насыщения ключа 1, но меньшим напряжения срабатывания порогового элемента 10. На выходе компаратора параметры сигнала не меняются. Выходной сигнал остаетсятакимже, как и до подачи управляющего сигнала на управляющую шину 6, т.е. низкого уровня. Транзистор 9 закрыт, ключ 1 открыт.Если в процессе работы устройства происходит перегрузка или короткое замыкание, напряжение на ключе 1 начинает возрастать. Величина перегрузки может быть такой, что напряжение на ключе 1 оказывается меньше напряжения срабатывания порогового элемента 10, но как только оно превысит Ооп, компаратор 19 срабатывает, и на его выходе появляется положительный потенциал, который через резистор 20 создает на резисторе 13 падение напряжения, отпирающее транзистор 9. Транзистор 9 шунтируе 1 вход ключа 1, последний закрывается, и напряжение источника питания распределяется между пониженным сепротивлением нагрузки, резистором 3 и ключом 4, который открывается в результате запирания ключа 1. В режиме перегрузки ток определяется величиной сопротивления 3, При снятии перегрузки напряжение на измерительном входе компаратора напряжения становится меньше Ооп, и компаратор 19 возвращается в исходное состояние, запирая транзистор 9, а значит, транзистор 1 открывается. Формула изобретения Устройство для защиты электронного ключа, содержащее шунтирующую цепь, выполненную на последовательно соединенных токоограничительном резисторе и ключевом элементе и предназначенную для подключения параллельно электронному ключу, источник управляющего сигнала,10 выход которого зашунтирован вспомогательным ключом и предназначен для соединения с входом электронного ключа, и пороговый элемент, вход которого предназначен для подключения параллельно электронному ключу, а выход подключен к входу вспомогательного ключа, выход источника управляющего сигнала подключен к входу ключевого элемента шунтирующей цепи, о т л и ч а ю щ е е с я тем; что, с целью повышения надежности и КПД устройства при перегрузках и при коротких замыканиях, в него введены узел задержки, включающий последовательно соединенные накопительный конденсатор и резистор, дополнительный пороговый элемент, включающий стабилитрон, транзистор и резистор, ключевой элемент, включающий транзистор, базо-эмиттерный переход кото 20 25 рого шунтирован резистором, компаратор напряжения и дополнительный резистор, причем выход источника управляющего сигнала подключен к свободному выводу резистора узла задержки, точка соединения 30 резистора и конденсатора узла задержки через стабилитрон дополнительного поро 35 гового элемента подключена к управляющему входу транзистора дополнительного порогового элемента, выход транзистора через резистор подключен к управляемому входу ключевого элемента, вход которого предназначен для подключения к выходу электронного ключа, а выход - к измерительному входу компаратора напряжения, выход которого через дополнительный резистор подключен к управляющему входу вспомогательного ключа. 40 45 Составитель О. СидоровичРедактор Т, Федотов Техред М.Моргентал Корректор Т.Вашкович Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3554 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5