Силовой транзисторный ключ

(71) Челябинский филиал Государственного союзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского тракторного института(53) 621.316.722.1 (088.8) (5 б) 1. Авторское свидетельство СССР В 943979, кл, Н 02 Н 7/12, 1980.2. Патент ФРГ В 1513287, кл. Н 02 Н 7/02, 1983.(54) (57) 1. СИЛОВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙКШ 0 Ч содержащий выходной составной, транзистор, резистивный датчик тока,включенный в цепь эмиттера выходногосоставного транзистора, управляющийтранзистор, коллектор которого подключен к базе выходного составноготранзистора, транзистор защиты, вспо,могательный транзистор, стабилитрон,диод и резисторы, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и термостабильности,в него введен включающий транзистор,база которогоподключена к шиневключения, эмиттер - к минусовой шине; коллектор через первый резисторподключен к точке соединения эмиттеза) 1 д 0511/58; Н 02 Н 7/12 ров управляющего и вспомогательноготранзисторов, причем коллекторвспомогательного транзистора связанс плюсовой шиной, а база подключенак коллектору транзистора защиты,эмиттер которого через второй резистор подключен к плюсовой шине, а база через диод - к эмиттеру входногосоставного транзистора, база управляющего транзистора через третийрезистор подключена к плюсовой шинеи через последовательно соединенныестабилитрон и четвертый резистор -к минусовой шине, которая черезпятый резистор подключена к базетранзистора защиты, а точка соединения стабилитрона и четвертого резистора через шестой резистор подключена к базе вспомогательного транзистора.2. Ключ по п,1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что он содержит дополнительный диод, включенный между коллекторами транзисторов выходногосоставного транзистора.3. Ключ по и.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что в него введенэлемент индикации перегрузки, включенный между коллектором вспомогательного тразистора и плюсовой шиной,ру транзистора защиты, эмиттер которого через второй резистор подключен к плюсовой шине, а база через диод - к эмиттеру входного составного транзистора, база управляющего транзистора через третий резистор подключена к плюсовой шине и через последовательно соединенные стабилитрон и четвертый резистор - к минусовой шине, которая через пятый резистор подключена к базе транзистора защиты, точка соединения стабилитрона и четвертого резистора через шес" той резистор подключена к базе вспомогательного транзистора.При этом в силовой транзисторный ключ введен дополнительный диод, включенный между коллекторами транзисторов составного транзистора.В ключ введен элемент индикацииперегрузки, включенный между коллек" тором вспомогательного транзистора и плюсовой шиной.На чертежа приведена электрическая схема устройства.Силовой транзисторный ключ содержит выходной составной транзистор 1, датчик 2 тока, включенный в цепь ; эмиттера выходного составного транзистора 1, коллектор которого соединен последовательно с нагрузкой 3и источником 4 питания, управляющийтранзистор 5, коллектор которого соединен с базой выходного составного транзистора 1, транзистор б защиты, вспомогательный транзистор 7, 1128233 2Изобретение относится к электротехнике, а именно к электронным устройствам управления исполнительнымиэлемент ами автоматических систем.Известно устройство защиты силового транзистора от перегрузок, содержащее датчик тока, включенныйпоследовательно с эмиттер-коллекторным переходом транзистора, вспомогательный транзистор, диод и блок 10управления транзистора 1 3.Недостатком этого устройства является его сложность.Наиболее близким к.изобретениюявляется силовой транзисторный ключ, 15содержащий выходной составной транзистор, резистивный датчик тока,включенный в цепь эмиттера выходного составного транзистора, управляющий транзистор, коллектор которого подключен к базе выходного состав-ного транзистора, транзистор защиты,вспомогательный транзистор, стабилитрон, диод и резисторы 23.Недостатком известного устройства является низкая надежность вследствие большой величины рабочего напряжения коллектор-эмиттер транзистора управления, вспомогательного изащитного транзисторов. Кроме того, З 0оно имеет низкую температурную стабильность величины тока срабатыва-ния защиты, так как она определяетсявеличиной порогового напряжения база-эмиттер транзистора защиты, силь- З 5но зависящей от температуры.Цель изобретения - повышение надежности и термостабильности,Поставленная цель достигаетсятем, что в силовой транзисторный 40ключ, содержащий выходной составнойтранзистор, резистивный датчик тока,включенный в цепь эмиттера выходногосоставного транзистора, управляющий,транзистор, коллектор которого подключен.к базе выходного составноготранзистора, транзистор защиты,вспомогательный транзистор, стабилитрон, диод и резисторы, введенвключающий транзистор, база которого 50подключена к шине включения, эмиттер - к минусовой шине, коллекторчерез первый резистор подключен кточке соединения эмиттеров управляющего и вспомогательного транзисторов, причем коллектор вспомогательного транзистора связан с плюсовойшиной, а база подключена к коллектовключающий транзистор 8, база которого подключена к шине 9 управления,стабилитрон 10, диод 11 и резисторы 12-17.Эмиттер включающего транзистора 8 подключен к минусовой шине, коллектор через первый резистор 12 - кобъединенным выводам эмиттеров управ"ляющего 5 и вспомогательного 7 транзисторов, Коллектор последнего подключен к выходу 18 элемента индикации токовой перегрузки, а его база - к коллектору транзистора 5 защиты, база и эмиттер которого черездиод 11 и второй резистор 13 подключены соответственно к эмиттеру выходного составного транзистора 1 и плюсовой шине 4, которая через третий резистор 14 соединена с объеди-. ненными выводами базы управляющеготранзистора 5 и первого вывода стабилитрона 10. Второй вывод стаби1128 3литрона 10 через четвертый 15 и пятый 16 резисторы соединены соответственно сбазой вспомогательного транзистора 7 и минусовой шиной источника 4 питания, которая через шестой резистор 17 соединена с базой транзистора 6 защиты.В случае необходимости между коллектором дополнительного транзистора 7 и второй шиной источника 1 О питания мажет быть включена лампа накаливания или светодиод 19 индикации токовой перегрузки. При большой кратности пускового тока нагрузки 3 выходной составной транзистор, 1 15 может содержать диод 20, включенный между коллекторами его входного и выходного транзисторов.Силовой транзисторный ключ работает. следующим образом. 20При отсутствии сигнала на шине 9 управления включающий транзистор 8 закрыт.,Это приводит к запиранию управляющего 5, вспомогательного 7 и выходного составного 1 транзисто ров. Напряжение на датчике 2 тоМа равно нулю. Через шестой резистор 17 протекает небольшой по величине ток, смещающий диод 11 в прямом направлении. Падение напряжения на ди- Зф оде 11 равно по величине входному пороговому напряжению база-эмиттер трын- зистора 6 защиты, поэтому он находится на границе активного режима работы.35При поступлении сигнала на шину 9 управления транзистор 8 переходит в насыщенное состояние. Вспомогательный транзистор 7 заперт за счет падения напряжения на стабилитроне 10, поступающего на его базу через четвертый резистор 15, .Транзистор 5 включен по схеме с Общей шиной, Поэтому его коллекторный ток, т.е, базовый ток выходного составного транзистора 1, равен коллекторному току включающего транзистора 8 и переход его в насыщенное состояние приводит к переводу в насыщенное состояние выходного составного тран зистора 1. При этом по датчику 2 фока протекает ток, равный по величине току нагрузки 3Падение напряжения на датчике 2тока является отпирающим для транзистора 6 защиты. Поскольку падениенапряжения на диоде 11 равно падениюнапряжения на переходе база-эмиттер 233 4транзистора 6 защиты, напряжение на втором резисторе 14 равно величине падения напряжения на датчике 2 тока. По этой причине величина тока эмиттера транзистора 6 защиты, а сле-, довательно и падение напряжения на четвертом резисторе 15 пропорциональны величине тока нагрузки 3. При возрастании последнего происходит пропорциональное возрастание напря жения на четвертом резисторе 15. Когда это напряжение достигнет по величине напряжения на стабилитроне 10, происходит отпирание вспомогательного транзистора 7 и ответвление части коллекторного тока транзистора .8 в его эмиттерную цепь, При этом уменьшается базовый ток выходного составного транзистора 1 и появляется сигнал на выходе 18 индикации токовой перегрузки.Таким образом, при возникновении токовой перегрузки или нагрузки происходит безынерционное эффективное ограничение коллекторного тока выходного составного транзистора 1 и одновременное появление сигнала "Перегрузка" на выходе 18 индикации токовой нагрузки. При снятии сигнала включения устройством силовой тран" зисторный ключ автоматически переходит в исходное состояние., Сигнал о токовой перегрузке может быть использован для световой индикации аварийного состояния нагрузки 3 или включения каких-либо вспомогательных устройств, устраняющих возникшую аварию. При большой кратности пускового тока нагрузки 3 в установившемся режиме коллекторного тока управляющего транзистора 5 оказывается достаточно для перевода выходного транзистора 1 в насыщенное состояние и в том случае, когда он выполнен несоставным. В этом случае включение диода 20 позволяет произвести автоматическое переключение. режима работы выходного транзистора 1 со схемы Дарлингтона на одиночный насыщенный транзистор, что позволяет примерно вдвое уменьшить падение напряжения на силовом транзисторном ключе и, тем самым, повысить КПД устройства,В предлагаемом устройстве привыборе величины напряжения на базепредоконечного транзистора, равной1128233 схемы, учитывающий коэФфициенты режима всех элементов схемы, показывает, что указанное снижение напряжений приводит к увеличению на дежности примерно на 307 по сравнению с известным.3 Е.Калинкиналош Кор Составителедактор Р.Цицика . Техред И.Аею тор С.Шекма 1/Эб Тираж 841 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж, Раушскаказ 906 ное Патент", г. Ужгаро роектная Филиал половине, напряжения источника питания, рабочие напряжения коллекторэмиттер предоконечного дополнительного, управляющего и защитного транзисторов по сравнению с известнымснижаются вдвое. Расчет .надежности Подпкомитета СССРоткрытийиаб д, 4/5