Электронное устройство для защиты от перенапряжений

/-л:ллъллл,взилллллллтлгд л ллл лла лил ллисллх К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ синфа".ных, так и дифференциальныхперенапряжений, в него введеныпервый и второй резисторы, а полевыетранзисторы выполнены с затвором ввиде р-и "перехода, при этом первыйрезистор включен между первым выводоисточника входного сигнала и первымвходом защищаемой цепи, к которомуподключены стоки первого и второгополевых транзисторов, второй резистор включен между вторым выводомисточника входного сигнала и вторымвходом защищаемой цепи, к которомуподключены истоки упомянутых поле"вых транзисторов, затвор полевоготранзистора с каналом р"типаподключен к выводу источника положительного опорного напряжения, а затвор полевого транзистора .с каналомй-типа подключен к выводу источникаотрицательного опорного напряжения. ичес- рцева ыя УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Новосибирский электротехн кий институт связи им. Н./, Псу (53) 621.316.925 (088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 853735, кл. Н 02 7/20, 198 1.2. Патент США У 4282556, кл. Н 02 Н 3/22, 1981.(54)(57) ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, содер. жащее первый и второй полевые транзисторы с разными типами проводимости каналов, одними выводами подключенные к первому входу защищаемой цепи, отличающееся тем, что, с целью упр щения и расширения функциональных возможностей путем обеспечения защиты как от 159102 А15910 20 30 40 1 1Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для защиты транзисторов и интегральных микросхем от перенапряжений.Известно устройство для защиты операционного усилителя, содержащее два нелинейных элемента и резистор., соединенные с входным и выходным зажимами усилителя, два дополнительных резистора н преобразователь напряжение-ток, вход которого подключен к основному резистору, присоединенному через первый нелиНейный элемент к двум выходным эажи. мам усилителя, первый из которых соединен с первым выходным зажимом преобразователя, второй выходной зажим которого через первый дополнительный резистор соединен с первым входным. зажимом усилителя, а через второй нелинейный элемент - с вторым входным зажимом усилителя, к которому подключен второй допол"нительный резистор 1.Недостатком этого устройства является его сложность в тех случаях, когда необходимо обеспечить защиту как от синфазных, так и дифференциальных входных перенапряжений, и низкая надежность.Наиболее близким техническщ решением к данному является электронное устройство для защиты от перенапряжений, содержащее первый и второй полевые транзисторы с разными типами проводимости каналов, одними выводамн подключенные к первому входу защищаемой цепи, кроме того, в устройстве имеются третий и четвертый полевые транзисторы с разными типами проводимости каналов, полевые транзисторы выполнены со структурой ИДП, одна пара последовательно соединенных полевых транзисторов включена между выиодом источника положительного опорного напряжения и первым входом защищаемой цепи, другая пара последовательно соединенных полевых транзисторов включена между выводом источника отрицательного опорного напряжения и тем же входом защищаемой цепи, который соединен с выводом источника входного сигнала непосредственно 1 21.Недостатком данного устройства являются узкие функциональные возможности: не защищает как от синфазных, так и дифференциальных 2 2входных перенапряжений, в связи счем необходимо применять два устройства, одно из которых должнообеспечивать защиту от синфазных,а другое - от дифференциальныхперенапряжений, Такое дублирование устройств усложняет защиту отперенапряжений, например, входныхцепей операционных усилителей.Цель изобретения - упрощениеустройства и расширение его функциональных воэможностей путе.обеспечения защиты как от синфазных, тая и дифференциальных перенапряжений.Цель достигается тем, что вустройство введены первый и второйрезисторы, а полевые транзисторывыполнены с затвором в виде р- и -перехода, при этом первый резисторвключен между первым выводом источника входного сигнала и первымвходом защищаемой цепи, к которомуподключены стоки первого и второгополевых транзисторов, второй резистор включен между вторым выводом источника входного сигнала ивторым входом защищаемой цепи, ккоторому подключены истоки упомянутых полевых транзисторов, затворполевого транзистора .с каналом р -ти.па подключен к выходу источника положительного опорного напряжения,а затвор полевого транзистора сканалом о -типа подключен к выводуисточника отрицательного опорногонапряжения,На чертеже представлена схемаэлектронного устройства для защитыот перенапряжений.Устройство для защиты, например,входных цепей операционного усилителя 1 содержит первый 2 и второй 3полевые транзисторы с разными типами проводимости каналов. Полевыетранзисторы 2 и 3 одними выводамиподключены к первому входу (инверсному) защищаемой входной цепи операционного усилителя 1. В устройствовведены первый 4 и второй 5 резисторы, а полевые транзисторы 2, 3 выполнены с затвором в виде р- л -перехода, при этом первый резистор 4включен между первым выводом источника входного сигнала и первымвходом (инверсным) защищаемой цепи,операционного усилителя 1, к которому подключены стоки первого и второго полевых транзисторов, второй реАусилителя, мечьше опасных значений.Пад-,ия напряжениямежду инвертирующим входом операционного усилителя и общим проводом, междунеинвертируюпдм входом операционного усилителя и общим проводом также не превьппают опасных значений.Это объясняется тем, что аттенюатор,образованный резисторами 4 и 5и сопротивлениями открытых .переходов канал-затвор, полевых транзисторов, также имеет минимальный козф" фициент передачи.При появлении на входе чрезмерных синфаэных напряжений функции элемента защитывыполняет один иэтранзисторов. При положительныхйапряжениях 0 ,значительно превышающих 0 , элементом защиты является транзистор 2, у которого в открытое состояние переходят диоды,образованные участками сток " затвор и исток - затвор.При отрицательных напряжениях0, значительно превьппающих0,элементом защиты являетсятранзистор 3, у которого в открытое состояние переходят диоды,образованные участками сток - затвор и исток - затвор.В двух последних случаях избыточное напряжение падает на резисторах 4 и 5, а к дифференциальному входу защищаемого операционного усилителя 1 и участков инвертиРующий вход - земля и неинвертирующий вход - земля прикладываютсянапряжения, не превышающие опасныхзначений,Устройство содержит в 2 раза меньше полевых транзисторов защиты, чем прототип. Устройство имеет более широкие функциональные возможности, так как обеспечивает защи.- ту от действия чрезмерных как синазных, так и дифференциальных входных напряжений. Чтобы решить такую задачу с помощью устройства-прототипа, потребовалось бы усложнить его схему и использовать 8 полевых транзисторов в качестве элементов защиты. Экспериментальные исследования подтвердили работоспособность данного устройства, Оно использовано для защиты входов интегральных операционных усилителей с полевыми.3 ЯО.эистор 5 включен между втоэ.ч вь 1;:одом источника входного сигнала ивторым входом (нрямь":1) защищаемойцепи, операционного усилителя,. к которому подключены истоки укаэанныхполевых транзисторов. Затвор полевого транзистора 2 с каналом р -типаподключен к выводу источника положительного опорного напряжения, азатвор полевого транзистора 3 сеъканалом-типа подключен к выводуисточника отрицательного опорногонапряжения. В устройстве используются два источника опорных напряжений,Опорные напряженияпревышают нормальные значения напряжения входногосигнапа,бп ,в частности они могутбыть равны напряжениям источниковпитания защищаемого устройства.Полярность.опорных напряженийвыбирается такой 1 чтобы нри нормальных напряжениях входного сигнала0оба полевыхтранзистора находились в закрытом состоянии, Положительное напряжение 0прикладывается к затвору р"канального полевоготранзистора 2, отрицательное напряжение П- к затвору о -канального полевого транзистора 3.При этом коэффициент передачи аттенюатора, образованного резисторами 4, 5 и каналами транзисторов2, 3, максимален при высоком входном сопротивлении защищаемого усили.теля, практически равен 1.Устройство работает следующимобразом.При появлении на входе чрезмерных дифференциальных напряжений(ПБили П ь ( О ,.)открываются р-о -переходы (каналзатвор обоих полевых транзисторов)Резисторы 4, 5 ограничивают величину прямых токов затвора и предохраняют транзисторы от выхода изстроя,45При появлении прямых токов затвора сопротивление каналов полевыхтранзисторов стремится к своемуминимальному значению . В этом случае коэффициент передачи аттенюатора, образованного резисторами 4 и5 и каналами транзисторов 2 и 3,стремится к минимальному значению(Е сс 1), Падение напряжений наканалах полевых транзисторов, равное напряжению, прикладываемому кинвертирующему и неинвертирующемувходам защищаемого операционного1159102 транзисторами на входам, Подключение сетевого напряжения к входуустройства защити (Ц = 220 В) не привело к выходу цз строя защинуемого операпионного усили теля Заказ 3602/53 Тираж 620 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открьггий 113035, Москва, Ж, Раувская наб., д, 4/5