Транзисторный ключ

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИчЕСкиРЕСПУБЛИК 166016 5 Н 03 К 17/ ОПИС Е ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТО РС У С ТЕЛЬСТВУ ргоприборцов СССР1987,я кимп спольэовдно в кретных элекемых контролГОСУДЛРСТБЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относитной технике и может бытьустройствах автоматики, дитроприводах и в программир Изобретение относится к импульснои технике и может быть использовано в устройствах автоматики, дискретных электро- приводах и в программируемых контроллерах.Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональнь,х возможностей транзисторного ключа эа счет уменьшения количества элементов и индикации состояния ключа,На фиг.1 представлена схема транзисторного ключа; на фиг,2 - схема транзисторного ключа с расширенными функциональными возможностями,Транзисторный ключ содержит первый, второй, третий и четвертый транзисторы 1-4 первого типа проводимости, пятый транзистор 5 второго типа проводимости, первый и второй диоды б, 7, стабилитрон 8, первый и второй конденсаторы 9, 10, датчик 11 тока, пять, резисторов 1216 и светодиод 17, база лерах. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных воэможностей транзисторного ключа - достигается путем уменьшения количества элементов и индикации состояния ключа. При наличии на шине 20 входного сигнала транзистор 4 открывается Через светодиод 17, конденсатор 9 и резистор 12 начинает протекать ток, включающий транзистор 1. который насыщается и через диод 6 шунти-. рует стабилитрон 8 до наступления его пробоя, При перегрузке по току срабатывает аналог тиристора на транзисторах 3 и 5, что приводит к выключению транзисторов 4 и 1.1 з.п, ф-лы, 2 ил. первого транзистора 1 подключена к первым выводам первого резистора 12 и первого конденсатора 9, вторые выводы которых объединены, коллектор первого транзисто-ра 1 соединен с выходнои шиной 18 и через первый диод б - с первыми выводами стаби" литрона 8 и второго резистора 13, эмиттер С первого транзистора 1 подключен к первому, С) выводутретьего резистора 14 и через датчика11 тока - к общей шине 19, первому выводу;р, второго конденсатора 10. эмиттерам второго и третьего транзисторов 2 и 3. второй вывод третьего резистора 14 соединен с вторым выводом второо конденсатора 10 коллектором пятого транзистора 5 и базой - ф транзистора 3, коллектор которого подключен к базе транзистора 5. эмиттер которого соединен с первым выводом четвертого резистора 15, коллектор четвертого транзистора 4 подключен к первому выводу пятого резистора 16, первый вывод светодиода 1715 25 30 35 40 45 50 соединен с змиттером четвертого транзистора 4 и вторым выводом второго резистора 13, второй вывод светодиода 17 подключен к второму выводу первого резистора 12 и через второй диод 7 - с базой четвертого транзистора 4 и эмиттером пятого транзистора 5, база которого соединена с вторым выводом четвертого резистора 15, первый вывод которого подключен к второму выводу пятого резистора 16, первый вывод которого соединен с входной шиной 20, второй вывод стабилитрона 8 подключен к второму выводу третьего резистора 14, первый вывод котороо соединен с базой второго транзистора 2, коллектор которого подключен к базе первого транзистора 1, Первый и второй выводы источника 21 управляющего сигнала соединены соответственно с входной шиной 20 и общей шиной 19, Нагрузка 22 и источник 23 питания со единены последовательно и включены между выходной шиной 18 и общей шиной 19,Кроме того, транзисторный ключ с расширенными функциональными воэможностями содержит шестой транзистор 24 первого типа проводимости, третий, четвертый и пятый диоды 25, 26 и 27, третий и четвертый конденсаторы 28, 29, шестой и седьмой резисторы 30, 31, эмиттер шестого транзистора 24 через третий диод 25 соединен с первыми выводами четвертого и пятого диодов 26, 27, шестого резистора 30,третьего конденсатора 28, второй вывод четвертого диода 26 подключен к коллектору первого транзистора 1, второй вывод пятого диода 27 соединен с коллектором третьего транзистора 3, эмиттер которого подключен к второму выводу шестого резистора 30, второму выводу третьего конденсатора 28 и первому выводу четвертого конденсатора 29, второй вывод которого соединен с первым выводом седьмого резистора 31 и базой шестого транзистора 24. коллектор которого подключен к второмувыводу седьмого резистора 31 и входнойшине 20. Транзисторный ключ на фиг,1 работаетследующим образом, В отсутствие входного сигнала ключ обесточен, транзисторы 1,5 выключены, на коллекторе транзистора 1 высокий уровень напряжения. При увеличении уровня напряжения на входе ключа по переднему фронту управляющего сигнала транзистор 4 начинает работать как эмиттерный повторитель, источником питания 55 которого служит источник 21 управляющего сигнала и нагрузкой являются, в основном, цепь параллельно соединенных конденсатора 9 и резистора 12. Через светодиод 17, конденсатор 9 и резистор 12 начинает протекать ток, включающий транзистор 1, Транзистор 1 входит в режим насыщения и через диод 6 шунтирует стэбилитрон 8 прежде, чем увеличение уровня напряжения на змиттерс транзистора 4 через резистор 14 подняло бы напряжение на аноде диода 6 до величины пробоя стабилитрона 8.Этому способствует и наличие форсирующего конденсатора 9, Напряжение пробоя стабилитрона 8 выбрано на несколько вольт меньшим, чем напряжение источника 21 управляющего сигнала, но большим, чем напряжение нэ коллекторе транзистора 1 во включенном состоянии, сложенное с падением напряжения на диоде 6 от протекания тока, задаваемого резистором 13, В диапазоне условий эксплуатации задержка включения выходного транзистора 1 может привести к кратковременному увеличению уровня. напряжения на аноде диода 6 до величины пробоя стабилитрона 8. В этом случае предотвращение включения транзистора 3 достигается выбором. соответствующей постоянной времени цепи: резистор 13 - конденсатор 10. Включенное состояние ключа индицируется зажженным светодиодом 17,При появлении перегрузки по току в течение времени большем, чем постоянная цепи, определяемой конденсатором 10 и резистором 14, падение напряжения на датчике 11 тока вызывает увеличение напряжения на конденсаторе 10 и появление тока базы транзистора 3, Одновременно в силу ограничения тока коллектора транзистора 1 (с помощью транзистора 2) напряжение нэ коллекторе возрастает, диод 6 запирается, потенциал его на аноде возрастает до величины, достаточной для пробоя стабилитрона 8, и возникает дополнительная цепь заряда конденсатора 10 через резистор 13 и стабилитрон 8. Когда напряжение на конденсаторе 10 достигает величины, достаточной для отпирания транзистора 3, его коллекторный ток, протекающий через резистор 15 и базу транзистора 5, вызовет отпирание траНзистора 5. Коллекторный ток транзистора 5 ускорит процесс заряда конденсатора 10, процесс будет лавинно нарастать, пока оба транзистора 3 и 5, образующие аналог тиристора, не откроются, Открытые транзисторы 3 и 5 понизят потенциал базы транзистора 4, в результате чего напряжение на его эмиттере снизится до величины, близкой к нулю, его ток коллектора упадет до нуля. светодиод 17 погаснет, сигнализируя о выключении ключа, При этом через переход эмиттер-база транзистора 1 течет часть тока разряда конденсатора 9, ускоряющая процессы вы 166016910 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ключениятранзистора 1. Величина отрицательного импульса разряда конденсатора 9, действующая на переход база-эмиттер транзистора 1, ограничивается транзистором 2, переходящим в инверсный режим работы на время разряда конденсатора 9.Транзисторы 3 и 5 удерживаются в открытом состоянии током, протекающим через резистор 16, до тех пор, пока на вход ключа не подается управляющий сигнал. После снятия управляющего сигнала схема ключа будет обесточена и через промежуток времени, достаточный для разряда конденсатора 10, будет вновь готова к включению.Транзисторный ключ на фиг.2 работает, в основном, аналогично ключу на фиг.1, Отличие состоит в том, что для функционирования ключа без срабатывания цепи защиты необходимо дополнительное условие - при выключенном ключе наличие напряжения источника 23 питания на коллекторе выходного транзистора 1, При выключенном ключе конденсатор 28 заряжен от источника 23 питания через диод 26, а при включенном ключе - от источника 21 управляющего сигнала через транзистор 24 и диод 25, В этом случае диод 27 постоянно заперт и не оказывает влияния на схему ключа.Если в цепи нагрузки 22 произошел обрыв, или отключился источник 23 питания, или возникло короткое замыкание в линии, связывающей нагрузку 22 и источник 23 питания с ключом, то напряжение на аноде диода 26 близко к нулю и, при отсутствии на входе ключа управляющего сигнала, диоды 25-27 закрыты и конденсатор 28 разряжен до нулевого потенциала.Если на вход ключа теперь подать управляющий сигнал, то ключ сработает, но на короткое время, необходимое на срабатывание защиты, Одновременно с транзистором 1 включается транзистор 5, так как его база соединена с общей шиной 19 через диод 27 и разряженный конденсатор 28, Коллекторный ток транзистора 5 заряжает конденсатор 10 и открывает транзистор 3, что приводит к лавинообразному включению транзисторов 3 и 5, Открытые транзисторы 3 и 5 понизят потенциал базы транзистора 4 до величины, близкой к нулю, его ток коллектора, а следовательно, и ток базы транзистора 1 упадет до нуля и ключ будет приведен в состояние, когда транзистор 1 заперт, а защита включена,Восстановление исходного качества це пи нагрузки 22 не вызовет включения нагрузки 22 после срабатывания цепи защиты, так как транзистор 1 заперт. Включение нагрузки 22 возможно только после снятия и повторной подачи управляющего сигнала. Предлагаемый транзисторный ключ имеет более высокую надежность и более широкие функциональные возможности, чем известные, за счет уменьшения количества элементов и индикации состояния ключа. Формула изобретения 1. Транзисторный ключ. содержащий первый, второй, третий и четвертый транзисторы первого типа проводимости, пятый транзистор второго типа проводимости, первый и второй диоды, стабилитрон, первый и второй конденсаторы, датчик тока и пять резисторов, база первого транзистора подключена к первым выводом первого резистора и первого конденсатора, вторые выводы которых обьединены, коллектор первого транзистора соединен с выходной шиной и через первый диод - с первыми выводами стабилитрона и второго резистора, эмиттер первого транзистора подключен к первому выводу третьего резистора и через датчик тока - к общей шине, первому выводу второго конденсатора, эмиттерам второго и третьего транзисторов, второй вывод третьего резистора соединен с вторым выводом второго конденсатора, коллектором пятого транзистора и базой третьего транзистора. коллектор которого подключен к базе пятого транзистора, эмиттер которого соединен с первым выводом четвертого резистора. коллектор четвертого транзистора подключен к первому выводу пятого резистора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, введен светодиод, первый вывод которого соединен с эмиттером четвертого транзистора и вторым выводом второго резистора, второй вывод светодиода подключен к второму выводу первого резистора и через второй диод - к базе четвертого транзистора и эмиттеру пятого транзистора. база которого соединена с вторым выводом четвертого резистора, первый вывод которого подключен к второму выводу пятого резистора, первый вывод которого соединен с входной шиной,второй вывод стабилитрона подключен к второму выводу третьего резистора, первый вывод которого соединен с базой второго транзистора, коллектор которого подключен к базе первого транзистора.2. Ключ поп,1, отл ича ю щи йся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей, введены шестой транзистор первого типа проводимости, третий, четвертый и пятый диоды, третий и четвертый конденсаторы, шестой и седьмой резисторы, эмиттер шестого транзистора через третий диод соединен с первыми выводами четвер1660169 оставитель Д,Ивановехред М.Моргентал Е.Зубиетов Корректор Т,Кол да Заказ 1855 Тираж 481 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Гагарина, 10 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго того и пятого диодов, шестого резистора, третьего конденсатора, второй вывод четвер 1 ого диода подключен к коллектору первого транзистора, второй вывод пятого диода соединен с коллектором третьего транзистора, эмиттер которого подключен к второму выводу шестого резистора, второму выводу третьего конденсатора и первому выводу четвертого конденсатора, второй вывод которого соединен с первым выводом седьмого резистора и базой шестогв тран зистора, коллектор которого подключен квторому выводу седьмого резистора и входной шине,