Преобразователь импульсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Рытий ИСАНИЕ ТЕНИ венно-техналчерметавт тво СС973. тво СССР 1967,ИИПУЛЬСОВ,одного ных по схерузкой в тор, под 3 госхцафственнцй номитетпо делдм изовРнъний и отн Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Опытное производстческое предприятие "Урматика"(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬсодержащий два транзисторатипа проводимости, включенме с общим эмиттером с нагцепи коллекторов, конденса 801145433 А рг, и 02 И 7/12 Н 03 К 5/156 ключенный к коллектор-эмиттерному переходу первого транзистора, база которого соединена с выходом реэистивного делителя напряжения, подключенного к входным вывопам, причем коллектор первого транзистора соединен с базой второго через первый стабилитрон, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения надежности работы путем защиты от коротких замыканий, в него введены тирис- . тор и вторЕИ стабилитрон при этом параллельно переходу коллекторэмиттер первого транзистора подключен силовой переход тиристора, управляющий переход которого через вто" рой стабилитрон соединен с базой второго транзистора, в цепь эмиттера которого включен резистор.11454 Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования энергиипеременного тока на входе в постоянный ток на выходе в автоматическихсистемах управления прокатного производства в качестве выходных каскадов датчиков усилителей для включения разнообразных нагрузок.Известен усилитель для Фотодатчи Ока релейной следящей системы накопителя на магнитной ленте, содержащийлинейный и ключевой каскады усиления, к базе транзистора линейного каскада подключен Фотодатчик, между 1линейным и ключевым каскадами включен дополнительный транзисторныйкаскад усиления с эмиттерно-коллекторной нагрузкой, коллектор которогочерез ЙС-фильтр подключен к базе 2 Отранзистора линейного каскада 1 1,Недостатком устройства являетсянизкая надежность в связи с отсутст-,вием защиты выходного каскада оси коротких замыканий в нагрузке. 25Известен трансимпедансный усилитель с большой шириной полосы, содержащий входной транзистор, база которого соединена с входным выводомусилителя, эмиттер присоединен к общему выводу усилителя, а коллекторчерез резистор подключен к выводуисточника питания, выходной транзис"тор, выполненный по схеме эмиттерного повторителя, база которого 35соединена с коллектором первоготранзистора, а его эмиттер соединенс выходным выводом 1.21.Недостатком устройства являетсяотсутствие защиты от коротких замыканий, что приводит к снижению надежности.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсянреобраэователь переменного напряженоя в постоянное е релейной характеристикой преобразования, содержащийдва транзистора одного тйпа.проводимости, включенных:по схеме с общим эмиттером с иагрузкой в цени 0коплектора, конденсатор, подключенный к коллектор-эмиттерному переходупервого транзистора, база которогосоединена с выходом резистивиого делителя напряжения, подключенного к явходным выводам, причем коллекторпервого транзистора соединен с базойвторого через первый стабилитрон;3),33Недостатком известного устройстваявляется отсутствие защиты выходного каскада от коротких замыканий внагрузке, что снижает надежность,Цель изобретения - повышение надежности работы путем защиты от коротких замыканий в нагрузке.Поставленная цель достигается тем,что преобразователь импульсов, содержащий два транзистора одного типа проводимости, включенных по схеме с общим эмиттером с нагрузкой вцепи коллекторов, конденсатор, подключенный к коллектор-эмиттерномупереходу первого транзистора, базакоторого соединена с выходом резистивного делителя напряжения подключенного к входным выводам, причемколлектор первого транзистора соединен с базой второго через первыйстабилитрон, введены тиристор, второй стабилитрон, при этом параллельно переходу коллектор-эмиттер первого транзистора подключен силовойпереход тиристора, управляющий переход которого через второй стабилитрон соединен с базой второго транзистора, в цепь эмиттера котороговключен резистор.На чертеже представлена схема преобразователя импульсов.Преобразователь импульсов содержитделитель напряжения на резисторах 1.и 2, подключенный к входным выводам,транзисторы 3 и 4 одного типа про -водимости (ь-р-ь)включенные но схеме с общим эмиттером, в коллектор-ную цепь транзисторов соответственно включены нагрузки 5 и б (этоможет быть резистор, реле и т.п,),между коллектором и эмиттером транзистора 3 включен конденсатор 7,первый стабилитрон 3, включенныймежду коллектором транзистора 3 ибазой транзистора 4, тиристор 9,силовой переход которого подключенпараллельно коллектор-эмиттерномупереходу транзистора 3, управляющийвход тиристора 9 через второй стабилитрои 10 соединен с базой тран-,зистора 4, между базой н эмиттеромкоторого включен резистор 11, в эмит,терную цепь транзистора 4 включен резистор 12,Если вместо тиристора 9 использовать оптронный тиристор, то транзисторы 3, 4 могут быть любой проводимости (р-и-р или п-р-п).3 1145Преобразователь импульсов работа- ет следующим образом,В исходном состоянии на клемме исигнал "0" (импульсная последовательность отсутствует), транзистор 3 закрыт, Транзистор 4 насыщен по цепи; ФО - резистор 5 - стабилитрон 8 - база-эмиттерный переход, транзистора 4. На конденсаторе 7 напряжениеИ Й 8 б Ф Вф стабилитроне 8, О - падение на переходе транзистора 4. Напряжение на коллекторе транзистора 4 -О , 2 О.При появлении импульсной последовательности на 9 ,первымимпульсом наВФ сыщается транзистор 3, закрывается транзистор 40 вбш Ор фУсилитель контролирует начало импульсной последовательности и находится в состоянии 0,0 , пока 20 следуют импульсы, После прохождения последнего импульса серии транзистор 3 закрывается, конденсатор 7 заряжается через резистор 5 с .постоянной времени с = Й 5 С 7, Когда 253 напряжение на конденсаторе 7 равняется 08+Об , транзистор 4 ота+ ф крывается. Целесообразно выбиратьФв , 2-3 Фд, где ь - период следования импульсной последовательности. ЗОписан нормальный режим работы. Этот режим продолжается, пока ток нагрузки Эд на превосходит величины тока защиты 3Величина его определяется величиной резистора 2 и напряжением ста 35 билизации Ос стабилитрона 1 О в соответствии с приближенным уравнением ОС 1 р в.=112 40 где 812 - величина резистора 12.Если пренебречь сопротивлением управляющего перехода тиристора 9, то стабилитрон 10 и резистор 12 образуют схему стабилизации тока транзистора 4. Пока ток 3 ( 3 транзистор 4 работает в ключевом режиме. ,Если 3 -- Эз , то стабилитрон 10 начинает стабилизировать напряжениена базе транзистора 4 науровне "ст 1 р Транзистор 4 переходит в режим работы по схеме повторителя и повторяет Ор 1 р( с некоторой ошибкой) на змиттере, т.е. на.резисторе 12, тогда ток нагрузки равен "ст 1 о : Р " тоф, 5512 ку защиты,Рассеиваемая мощность на транзисторе 4 равна Рй 0 Эв В режиме насы433 4 щения потери на транзисторе в несколько десятков раз меньше, поэтому при появлении 3 транзистор быстро разогревается и может выйти из строя. Установка радиатора на транзистор 4 недопустима, так как разогрев его в случае замыкания приводит к перегреву всего устройства и недопустимому увеличению габаритов.Защита транзистора 4 от перегрева путем выключения при появлении тока, равного току защиты, обеспечивается тиристором 9, работающим совместно со стабнлитроном 10 и резистором 12.Когда напряжение на резисторе 12 приближается к величине О , а точнее к величинс.1 р 1 р- О 4, где 1)рт 1 р напря жение стабилизаций стабилитрона 1 О, Об - падение на базовом переходеаа транзистора 4 транзистор 4 начинает закрываться и переходит в режим работы повторителем базового напряжения 0 ., на эмиттере (резистор 12), а через стабилитрон 10 начинает протекать ток О р . Величина тока определяется по уравнениюя р 1 рств у 5 %(11б где 0 - напряжение питания устройства, 0 - напряжение стабилизации соответствующего стабилитрона (10 или 8); ОуВ - падение на управляющем переходе тиристора 9;й 5 - сопротивление резистора 5.Необходимо найти ток управления тиристора Эуз, Этот ток должен быть меньше, чем 3 р, т.е. Эст 1 фВ этом случае тиристор 9 включится раньше, чем стабилитрон 10 войдет в режим стабилизации. Этот момент работы устройства важен, так как только в этом случае обеспечивается правильная работа защиты - тиристор включается раньше, чем стабилитрон 10 начинает стабилизировать напряжение на базе транзистора 4, т.е. раньше, чем транзистор 4 войдет в режим повторителя (или одновременно с началом этого процесса). Уравнение, по которому рассчитываются параметры схемы, имеет вид Ог ст 19 ст В у 1 2О О 0я ст 0 стНЭ,Значения Э для тиристоров даются в справочниках, Значения О "сто О тзадаются при разработке, ст , ст10 О расчитываемая по характеристикамЭтиристоров.Таким образом, рассчитанная по уравнению (3) схема обеспечивает необходимый режим работы устройства15 при перегрузке. Одновременно протекают два процесса: переход транзистора 4 в режим повторителя базового напряжения, когда напряжение на транзисторе возрастет до О, и пе 29 реход тиристора 9 в режим включения. Во время включения тиристора 9 в течение 2 мкс последний шунтирует коллектор-эмиттер транзистора 3, тем чамым вызывая запиранне выходного25 транзистора 4. Процессы перехода транзистора 4 в режим повторителя и его загирание идут одновременно, обеспечивая малое время нахождения транзистора 4 в активном режиме (кога на нем напряжение О и через не- ЗО го протекает ток Э ), малую рассеиваемую среднюю мощность.Тиристор 9, включивщись остает-, ся включенным, так как через негоФпротекает ток от +О, ограниченный 35 резистором 4.Описанный режим возможен при наличии на О сигнала "О" (транзистор 3 закрыт, импульсная последовательность отсутствует).Далее устройство восстанавливает работу автоматически: при появлении на клева.г Цимпульсной последовательности первым ее импульсом транзистор 3 включается, шунтирует тирис.45 Составитель И.Никитин Редактор Н.Киштулинец Техред Ж.Кастелевич Корректор Л.ПилипенкоЗаказ 1184/4 Г) Тираж 646 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 где К - сонротналенне нагрузки.Если неизвестной величиной счи- тять Й 5то 1145433 б1тор 9 и последний выключается, Транзистор 4 в этом режиме выключен,Когда на клемме О импульсы прекращаются, транзистор 3 закрывается,5 транзистор 4 включается. Если причина перегрузки исчезла, Э ( 3 ,устройство работает нормально, как описано выше. Если замыкание нли перегрузка сохранилсь, тиристор 9 включаетсячерез стабилитрон 1 О снова, закрывая выходной транзистор 4,Использование предлагаемого преобразователя импульсов обеспечивает (посравнению с известными техническимирешениями) защиту выходного транзистора, причем начало включения тиристора защиты и начало перехода выходного транзистора в активный режимпо времени совпадают, максимальныйток через выходной транзистор ограничен заданной величиной и отключаеТщ за время Ф 2 мкс, преобразователь автоматически восстанавливаетсвою работу после очереденого срабатывания, если перегрузка ликвидирована.Кроме того, особенностью преобразователя является также использование одного элемента - стабилизатора8 - в двух режимах: один - совместнос резистором 12 он образует узел ограничения тока (стабилизации тока)транзистора 7 при перегрузках, другой - совместно с тиристором работаетв узле включения тиристора при перегрузке. Такое использование стабилитрона, а также применение при расчете уравнения (3) обеспечивает одновременное включение защиты,и переходвыходного транзистора в активный режим. Это уменьшает рассеиваемую натранзисторе мощность и время, в течение которого транзистор находится вактивном режиме, что уменьшает нагрев, повышает надежность работы устройства.