Транзисторный переключатель с защитой от перегрузок

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН Э К 17/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВИ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР(54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПЕРЕКХПОЧАТЕЛЬ СЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК(57) Изобретение относится к автоматике и технике связи и может бытиспользовано в качестве коммутаторав многоканальных системах телефониителеграфии, телемеханики и т,д, Целизобретения - повышение эффективности защиты путем увеличения скважности импульсов, формируемых цепью 8014501 защиты, Переключатель содержит силовой транзистор 1 и шунтирующий.его0 входную цепь защитный транзистор 2, оба прямого типа проводимости, управляющий транзистор 3 обратного типа проводимости и элемент 4 задержки. Цель изобретения достигается введением ключевого транзистора 11 прямого типа проводимости в эмиттерную цепь защитного транзистора, КМОП элемента ИЛИ-НЕ 13 в базовую цепь управляющего транзистора и КМОП КЯ-триггера 14, подключенного 3-входом к шине тактовых импульсов, К-входом через элемент 4 задержки к коллектору ключевого транзистора, а выходом к одному из входов элемента ИЛИ-НЕ 13. 2 ил.Изобретение относится к автоматие и технйке связи и может быть исользовано в качестве коммутатора вМногоканальных системах телефонии,телеграфии, телефеханики и т.д,Цель изобретения - повышение эффективности защиты путем увеличенияскважности импульсов, Формируемыхцепьюзащиты. 10На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема транзисорного переключателя с защитой отерегрузок; на фиг. 2 - принципиальая схема двухтактного тарнзисторного 15ереключателя,Транзисторный переключатель с за,итой от перегрузок содержит сило ой транзистор 1 и шунтирующий егоходную цепь. защитный транзистор 2,ба прямого типа проводимости, упавляющий транзистор 3 обратноготипа проводимости и элемент 4 заержки, причем силовой транзисторподключен эмиттером через резистор5, датчик тока, к шине 6 напряженияитания, коллектором через прямосмещенный диод 7 - к выходной шине 8,защитный транзистор 2 соединен базойэмиттером силового транзистора 1, 30коллектором - с базой силового транЗистора 1 непосредственно и через токоограничительный резистор 9 - с кол,пектором управляющего транзистора 3,подключенного эмиттером к общей шине 10. В устройство введены ключевойтранзистор 11 прямого типа проводимости, база-эмиттерный переход которо"го шунтирован резистором 12, двухвходовой КМОП элемент ИЛИ-НЕ 13 и 40КБ-триггер 14 на КМОП элементах,подключенный Б-входом к шине 15 тактовых импульсов, при этом эмиттерзащитного транзистора 2 соединен сбазой ключевого транзистора 11, эмит тер которого подключен к шине 6 напряжения питания, а коллектор черезэлемент 4 задержки - к К-входу КБтриггера 14, инвертирующий выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ 13, подключенного вторым входом к шине 16 входных сигналов,а выходом - к базе управляющего транзистора 3.Транзисторный переключатель работает следующим образом.55При изменении сигнала на входнойшине 16 с уровня логической "1" науровень логического 0 при условии,что с выхода КБ-триггера 14 на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 13 поступает сигнал, соответствующий "0", на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 устанавливается уровень "1", при этом управляющий транзистор 3 открывается и открывает силовой транзистор 1. На выходную шину 8 через открытый транзистор 1 и диод 7 поступает напряжение с шины 6 напряжения питания, происходит заряд емкостной нагрузки. При этом ток, протекающий через резистор 5, возрастает до величины отпирания транзистора 2, который, открываясь, призакрывает силовой транзистор 1, чем обеспечивает ограничение тока заряда емкостной нагрузки, протекающего через него, При открывании транзистора 2 открывается также транзистор 11, потенциал с шины 6 через открытый транзистор 11 посту-пает на элемент 4 задержки, а с его выхода - на К-вход КБ-триггера 14. Элемент задержки может быть выполнен, например, на КС-элементах и представляет собой последовательно соединенные зарядный резистор и конденсатор, параллельно которому подсоединен разрядный резистор, при этом вторые концы конденсатора и разрядного резистора подключены к. общей шине 10 питания. При открывании транзистора 11 происходит заряд конден 1сатора элемента 4 задержки череззарядный резистор, а при закрывании транзистора 11 - раЗряд конденсатора через разрядный резистор элемента 4 задержки.КБ-триггер 14 остается в первоначальном состоянии до тех пор, пока напряжение на .конденсаторе элементазадержки не достигает величины порога срабатывания К-входа КБ-триггера 14 при этом для исключения влияния ложного срабатывания КБ-триггера 14 на работу устройства в нормальном режиме необходимо, чтобы время заряда конденсатора элемента 4 задержки до порога срабатывания КБтриггера 14 было бы больше времениперезаряда максимально возможной емкости нагрузки.Элемент 4 задержки может быть также реализован на интегральных схемах на КМОП элементах, например двух последовательно включенных тактируемых одной частотой Р-триггерах идвухвходовой схеме ИЛИ-НЕ.3 14501После окончания перезаряда емкостной нагрузки ток, протекающий черезрезистор 5, уменьшается до величины,определяемой активным сопротивлениемнагрузки. При этом транзистор 2 закрывается, транзистор 1 насьпцается,при этом на нем рассеивается незначительная мощность. Одновременнопрекращается заряд конденсатора элемента 4 задержки, так как транзистор11 закрываетсяПри изменении на шине 16 уровнясигнала с "0" на "1" на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 устанавливается уровень 0 (т.е. сигнал низкого уровня)Н 1115и транзисторы 3 и 1 закрываются.Транзисторы 2 и 11 продолжают оставаться закрытыми. На К-вход КБ-триггера 14 с элемента 4 задержки поступает сигнал "0", а с шины 15 на Бвход поступают импульсы, удерживающиеКБ-триггер 14 в исходном состоянии(на инверсном выходе - уровень "О").Работа переключателя при перегрузках происходит следующим образом.Перегрузкой транзисторного переключателя принято считать режим, прикотором силовой транзистор непрерывноработает в режиме ограничения тока.При этом транзистор 2 постоянно приоткрыт, ограничивая ток через транзистор 1 и обеспечивая открываниетранзистора 11. Через открытый тран- .зистор 11 напряжение питания передается на элемент 4 задержки. Черезвремя, равное времени задержки элемента 4, на вход КБ-триггера 14 поступает сигнал "1", На инверсном выходе КБ-триггера 14 устанавливается 40уровень "1" и независимо от полярности сигнала на шине 16 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 устанавливается сигнал с уровнем "0".Транзисторы 3 и 1 закрываются. 45Следовательно, закрываются транзисторы 2 и 11 и на выходе элемента 4устанавливается "1",. Транзисторы 3 и 1 остаются закрытыми до тех пор, пока с шины 15 наБ-вход КБ-триггера 14 не поступаеточередной импульс (логическая единица), При поступлении этого сигнала КБ-триггер 14 перебрасываетея висходное состояние и разрешает прохождение сигнала с шины 16 входных,сигналов. При сохранении режима перегрузки описанный вьппе процесс повторяется. Диод 7 необходим для защиты 00 4элементов транзисторного переключателя от напряжения встречной батареи, превышающей напряжение на шине 6 напряжения питания.Таким образом, мощность, рассеиваемая на силовом транзисторе при перегрузке, будет тем меньше, чем больше отношение периода импульсной последовательности, поступающей на шину 15 тактовых импульсов к времени задержки в элементе 4 задержки, т.е. рассеиваемая мощность в режимах перегрузки может быть уменьшена в 1000 разНа основе предлагаемого переключателя легко может быть построен двухтактный переключатель с защитой от перегрузок.Двухтактный переключатель содержит все элементы предлагаемого, одно" тактного переключателя и дополнен четырьмя транзисторами 17-20 типов проводимости, противоположных проводимостям транзисторов 1, 2, 3,. 11 соответственно. При этом становится возможным использовать общие для двух плеч элемент 4 задержки и . КБ-триггер 14. Для этого коллектор транзистора 20 через резистор 21 подключают к базе транзистора 11, а базу управляющего транзистора 19 подключают к шине 16 входных сигналов через КМОП элемент ИЛИ-НЕ 22, второй вход которого соединен с прямым выходом КБ-триггера 14. Питание всех КИОП элементов осуществляется от двухполярного источника питания (положительного и отрицательного), общая точка которого подключена к общей шине 10, а на шину 16 входных сигналов и шину 15 тактовых импульсов должны подаваться двухполярные сигналы.Предлагаемый транзисторный переключатель позволяет снижать мощность, рассеиваемую выходными транзисторами при перегрузках в тысячи раз, до любого необходимого значения. Благодаря этому значительно улучшается тепловой режим переключателя, т.е, повьппается его надежность. Эффективность использования предлагаемого переключателя возрастает в многоканальных системах, так как при этом для нескольких переключателей используется одна общая установочная шина и один генератор тактовых импульсов.1450100 Составитель И. ГореловаТехред М.Дидык Корректор В, Бутяга ктор Г. Волк Заказ 6975/54ВНИИПИ Государственного ко113035, Мо раж 929 тета по ва, ЖПодписное зобретениям и открыти Раушская наб д. 4/ри ГКНТ СССР роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул . Проект Дополнительным преимуществом предлагаемого,переключателя является возможность микросхемного исполнения,Формула изобретения5 Транзисторный переключатель с защитой от перегрузок, содержащий силовой,транзистор и шунтирующий его входную цепь защитный транзистор .оба прямого типа проводимости, управляющий транзистор обратного типа проводимости и элемент задержки, причем силовой транзистор подключен эмиттером через резистор к шине напряжения питания, коллектором через прямосме,щенный диод - к выходной шине, а защитный транзистор соединен базой с эмиттером силового транзистора, коллектором - с базой силового тран" ,зистора непосредственно и через токо,ограничительный резистор в , с коллектором управляющего транзистора, подключенного эмиттером к общей шине, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности защитыпутем увеличения скважности импульсов, формируемых цепью защиты, введены дополнительный ключевой транзистор прямого типа проводимости,база - эмиттерный переход которогошунтирован резистором, двухвходовыйКМОП, элемент ИЛИ-НЕ и КЯ-триггерна КМОП элементах, подключенный Явходом к шине тактовых импульсов, приэтом эмиттер защитного транзисторасоединен с базой дополнительногоключевого транзистора, эмиттер которого подключен к шине питания, аколлектор через элемент задержки -к К-входу КЯ-триггера, инвертирующий выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, подключенного вторым входом к шине входных сигналов, а выходом . к базе управляющего транзистора.