Электронное реле

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 1993474 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт свид-ву(22) Заявлено 290481 (2113286579/18-21 с присоединением заявки Й 9 Р 11 М.Кл. Н,ОЗ, К 17/60 Государственный яомнтет СССР по делам изобретений и открытийбретение ожет быт областя тносится киспользован техники. матразик Извест орых входиваническиполнительгерконов,нов 1,1 .Однако гимеют. больневысокую ти низкий КНаиболее близким к предлагаемому является электронное реле, содержащее транзисторный преобразователь . электрической энергии в тепловую соединенный с источником управляющего сигнала, преобразователь тепловой энергии в электрическую, выполненный на дифференциальном транзисторном каскаде, коллекторы транзис- . торов которого через нагрузочные резисторы соединены с плюсовой шиной источника питания и с входами релейного усилителя, эмиттеры соединены между собой и через резистор подключены к общей шине, а базы - к соответствующим элементам делителя ны электронные. реле, в котая цепь управления галь- развязана от выходного исного элемента с помощью трансформаторов или.оптроерконы и трансформаторышие габариты, а оптроныемпературную стабильностьПД подключенного точи упитания 2Недостатком. известного реле является невысокое быстродействие эа счетбольшого времени включения и особенно выключения.Цель изобретения - повышение быСтродействия.Поставленная цель достигаетсятем, что в электронное реле, содержащее первый транзисторный преобразователь электрической энергии втепловую, подключенный к источникууправляющего сигнала, преобразователь тепловой энергии в электрическую, выполненный на дифференциальном каскаде, коллекторы транзисторов которого через нагрузочные резисторы подключены к шине питанияи к входам релейного усилителя эмиттеры подключены через резистор кобщей шине, а базы - к резистивномуделителю, состоящему из последовательно включенных трех резисторов, 25 подключенному параллельно источнику питания, во входной транзисторный преобразователь электрической энергии в тепловую введен накопительный конденсатор, одной обЗ 0 кладкой подключенный к плюсовойшине питания источника управляющего сигнала, а другой - через зарядный резистор и первый диод к минусовой шине, через первый ограничительный резистор и второй диод к базе транзисторного преобразователя электри ческой энергии в тепловую, соединен 1 ной через второй ограничительный резистор с плюсовой шиной источника управляющего сигнала.Кроме того, в электронное реле 10 введен второй транзисторный преобразователь электрической энергии в тепловую, коллектор транзистора которого подключен к плюсовой шине питания источника управляющего сигнала,15 эмиттер соединен с другой обкладкой накопительного конденсатора, а база - с базой первого транзисторного преобразователя электрической энергии в тепловую.На фиг. 1 представлена принципиаль. ная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - эпюры коллекторных токов и температуры транзисторов преобразователей.Электронное реле содержит транзисторный преобразователь электрической энергии в тепловую., выполненный на транзисторе 1, подключенном коллектором к плюсовой шине источника 2 управляющего сигнала, а змиттером - к его минусовой шине, преобразователь тепловой энергии в электрическую, выполненный на транзисторе 3, име,ющем тепловую связь с транзистором 1, и транзисторе 4, коллекторы которых 35 соединены с входами релейного усилителя , через нагрузочные резисторы 5 и 6 - с плюсовой шиной источника питания, а эмиттеры соединены между собой и через резистор 7 с общей 40 шиной, а базы - с делителем, выполненным на, резисторах 8-11, накопитель. ный конденсатор 12, одним выводом соединенный с плюсом источника управляющего сигнала 2, с другим - .45 через резистор 13 и диод 14 с его минусом, через диаод 15 и первый ограничительный резистор 16 - с базой транзистора 1, подключенной через второй ограничительный резистор 17 с плюсом источника управлякщего сигнала, к которому подключен также коллектор второго транзисторного преобразователя электрической энергии в тепловую на транзисторе 18, эмиттер которого соединен с соответствующим выводом накопительного конденсатора 12, а база - с базой транзистора 1.Реле работает следующим образом.При отсутствии напряжения на вы ходе источника 2 управляющего сигнала транзисторы 1 и 18 обесточены температура на транзисторах 3 и 4 дифференциального каскада близка к темйературе окружающей среды, при чем транзистор 4 открыт, а транзистор 3 закрыт, так как на его базе напряжение меньше напряжения на базе транзистора 4 на величину, равную падению напряжения на резисторе 9, Величина этого напряжения должна быть больше максимально возможного напряжения смещения дифференциального каскада с транзисторами конкретного типа и выбирается в пределах 10-30 мВ, Релвйный усилитель 11 выключен.При включении источника 2 управляющего сигнала (фиг, 2 а) транзистор 1 открывается и нагревается за счет мощности, рассеиваемой на коллемторном переходе. Величина этой мощности определяется номиналом второго ограничительного резистора 17 (фиг. 2 б, кривая 2). Для форсирований разогрева в базу транзистора 1 подается дополнительный ток через первый ограничительный резистор 16. Величина этого тока в момент включения максимальна и по мере заряда накопительного конденсатора 12 уменьшается до нуля (фиг. 2 б, кривая 3). Постоянная времени цепи Р 4 С( выбирается, равной тепловой постоянной времени транзистора 1Кривая 1 (Фиг, 2 б) изображает суммарный коллекторный ток транзисто- ра 1. При нагреве транзистора 1 нагревается также и транзистор 3, так как между ними имеется тепловая связь (например, оба эти транзистора выполнены на одном кристалле, но электрически изолированы друг от друга), в результате чего напряженке перехода эмиттер-база транзистора 3 уменьшается и, как только суммарное напряжение 3 +У)станет меньше 04,траизистор 3 откроется, транзистор 4 закроется, а релейный усилитель 11 включится, в течение времени, когда подано напряжение управляющего сигнала, транзистор 18 закрыт, так как напряжение на эмиттерном переходе близко к нулю. Таким образом, кривая разогрева транзистора 1 (фиг. 2, кривая 1) является суммой кривых разогрева эа счет тока через резистор 17 (кривая 2) и за счет форсаж- ного тока через резистор 16 (кривая 3). Пунктиром показана температура, при которой происходит:переключение релейного усилителя 11При включении источника управляющего сигнала 2 транзистор 1 выключается, так как его база уже не шунтируется эмиттерным переходом транзистора 1. Источником в данном случае служит заряженный накопитель-ный конденсатор 12. Емкость его выбирается такой, чтобы при разряде его через транзистор 18 разогрев последнего был бы достаточен для форсирован ного включения транзистора 4 (кривая 4, Фиг. 2 г), имеющего с ним тепловую связь. Нагрев транзистора 4 дифференциального каскада эквивалентен принудительному охлаждениютранзистора 3,Таким образом, за счет введения-Форсированного включения. и выключенияэлектронногО реле повышается егобыстродействие. На фиг. 2 г показанакривая ф 2 ф - нагрев транзистора 1осуществляется только .благодаря базовому току через резистор 17, а 10охлаждение только путем рассеиваниятепла за счет теплопроводностиПриэтом время вкдючеиия- и выключенияНсоставляет соответственно (+-1) иО 4 - Тс) - кривая 2 ю Фиг. 2 д, 15При Форсировании эа счет дополнительного нагрева транзистора 1,призаряде накопительного конденсатора12 и эа счет нагрева транзистора 18при его Разряде кривая нагрева име-20ет значительно более крутые передний и задний Фронты, а время включенияТ, ) и время выключения значительно меньше (кривая 1, фиг. 2 г),По сравнению с энектронным Реле, 25использующим в качестве элементагальванической развязки оптроны, предлагаемое устройство с гальваническойразвязкой за счет теплопередачи практически нечувствительно к различногорода электрическим, электростатичес-,ким и магнитным помехам.формула изобретения351. Электронное реле, содержащее первый транзисторный. преобразователь электрической энергии в тепловую, подключенный к источнику управляющего сигнала, преобразователь тепло-. 40 вой энергии в электрическую, выполненный на дифференциальном каскаде, коллекторы транзисторов которого через нагрузочные резисторы подключены к шине -питания и к входам релейного усилителя, эмиттеры подключены через резистор к общей шине, а базы к резистивному делителю , состоящему из последовательно включенных трех резисторов, подключенному парал= лельно источнику питания, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения быстродействия , во входной транзисторный преобразователь электрическойзнергии в тепловую введен накопительный кон)енсатор, одной обкладкой подключенный к плюсовой шине питания источника управляющего сигнала, а другой - через зарядный резистор и первый диод к минусовой шине, через первый ограничительный резистор и второй диод к базе транзисторного преобразователя, электрической энергии в тепловую, соединенной через второй ограничительный резистор с плюсовой шиной источника управляющего сигнала.2. Реле по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в него введен второй транзисторный преобразователь электрической энергии в тепловую, коллектор транзистора которого.подключен к плюсовой шине питания источ-" ника управляющего сигнала, эмиттер соединен с другой обкладкой накопительного конденсатора, а база в .с базой первого транзисторного преобразователя электрической энергии в тепловую.Ь Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1."РЪО 1 ОСЧОРВЕГЭ РГОНЙЕ РЕОд СОПЦЕС-Оои 3 ЕЕ, 1977, 9 131, Р3034.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2897367/21,кл. Н 03 К 17/60 у 1980 (прототип).993474 Составитель Ю.Романовдактор Н,Ковалева Техред Т,фанта акаэ 507/ Подписиомитета, СССРоткрытий ного ений П Патент, г. Ужгород, ул. Проектна л Тираж 934 НИИПИ Государстпо делам иэоб 13035, Москва йКорректор А, фер