Транзисторный ключ

(51)5 Н 03 К 17/60 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 921086, кл. Н 03 К 17/60, 1982.Авторское свидетельство СССР М 980285, кл. Н 03 К 17/60, 1982.(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей транзисторно,801 4 24 А 1 2го ключа - достигается путем обеспечения возможности изменения поля входов-выходов под реальное соотношение каналов ввода и вывода у потребителя. В режиме вывода при подаче управляющего сигнала на шину 18 транзистор включен, Сигнал с датчика 7 тока вклю-, чает блок 6 контроля тока и оптопару 8, сигнализирующую о протекании рабочего тока через нагрузку 34. В режиме ввода оптрон 4 выключен. Поступающий с датчиков 35 или 36 сигнал открывает транзистор 2 и оптопару 8, что приводит к появлению сигнала ввода на шинах 19 и 20. 3 з.п. ф-лы, 1 ил,Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики, например в программируемых контроллерахЦель изобретения - расширение Функциональных возможностей транзисторного ключа путем обеспечения возможности перепрограммирования поля входов-выходов под реальное соотношение каналов ввода и вывода у потребителя, а также повышение помехоустой" цивости за счет использования оптронной развязки. 15На цертеже представлена схема транзисторного ключа.Транзисторный ключ содержит силовой и управляющий транзисторы 1 и 2 первого типа проводимости, вспомогательный транзистор 3 второго типа проводимости, управляющий элемент (транзисторный оптрон) ч, первый и второй блоки 5 и 6 контроля. тока, датчик 7 тока, оптопару 8, диод 9 и пять резисторов 10-1 ч, прицем коллектор силового транзистора 1 через датчик 7 тока подключен к шине 15 питания, эмиттеру вспомогательного транзистора 3, первому выводу первого резистора 10 и первому питающему .выводу первого блока 5 контроля тока, выход которого соединен с вторым выводом первого резистора 10 и базой вспомогательного транзистора 3, коллектор которого подключен к базе силового транзистора.1 и одному выводу второго резистора 11, другой вывод которого соединен с эмиттером силового транзистора.1 и выходной 40 шиной 16, второй питающий вывод первого блока 5 контроля тока подключен к первому выходу транзисторного оптрона ч, второй выход которого соединен с общей шиной 17, а первый и вто рой выводы светодиода соответственно подключены к входной и лервой сигнализационной шинам 18 и 19, коллектор управляющего транзистора 2 соединен с первым .выводом третьего реЗистоРа 50 12, второи вывод которого подключен к выходной шине 16, вход первого блока 5 контроля тока через четвертый резистор 13 соединен с коллектором силового транзистора 1 и входом вто рого блока 6 контроля тока, первый питающий вывод которого подклюцен к шине 15 питания и через пятый Реэистор 1 ч к базе управляющего транзистора 2 и одному выводу диода 9, другой вывод которого соединен с вторым питающим выводом первого блока 5 контроля тока, эмиттер управляющего транзистора 2 подключен к выходу второго блока 6 контроля тока и через входную цепь оптопары 8 к общей шине .17, которая соединена с вторым питающим выводом второго блока 6 контроля тока, первый и второй выходы оптопары 8 соответственно подключены к первой и второй сигнализационным шинам 19 и 20.Первьй блок 5 контроля тока содержит первый 21, второй 22 и третий 23 транзисторы второго типа проводимости, шестой 2 ч, седьмой 25 и восьмой 26 резисторы, причем эмиттер первого транзистора 21 подключен к первому питающему выводу первого блока 5 контроля тока, вход которого соединен с эмиттерами второго и третьего транзисторов 22 и 23, база второго транзистора 22 подключена к базе и коллектору первого транзистора 21 и через шестои резистор 2 к первым выводам седьмого и восьмого резисторов 25 и 26 и второму питающему выводу первого блока 5 контроля тока, выход которого соединен с вторым выводом седьмого резистора 25 и коллектором третьего транзистора 23, база которого подключена к коллектору второго транзистора 22 и второму выводу восьмого резистора 26. Второй блок 6 контроля тока содержит четвертый 27, пятый 28 и шестой 29 транзисторы второго типа проводимости, девятый 30, десятый 31 и одиннадцатый 32 резисторы, причем. эмиттер четвертого транзистора 27 подключен к первому питающему выводу. второго блока 6 контроля тока, вход которого соединен с зииттерами пятого и шестого транзисторов 28 и 29, база пятого транзистора 28 подключена к базе и коллектору четвертого транзистора 27. и через девятый резистор 30 к первому выводу десятого резистора 31 и второму питающему выводу второго блока 6 контроля тока, выход которого через одиннадцатый резистор 32 соединен с коллектором шестого транзистора 29, база которого подключена к коллектору пятого транзистора 285 . 56472 и второму выводу одиннадцатого резистора 32.Кроме того, на чертеже изображен обратный диод 33, первый и второй выводы которого соответственно подключены к выходной и общей шинам 16 и 17, а также показаны возможные места подключения нагрузки 34, контактного датчика 35 и датчика 36 напряжения, 10Транзисторный ключ работает следующим образом.Возможна работа ключа в режиме вывода с коммутацией тока нагрузки и защитой от перегрузок с одновремен ной сигнализацией о протекании тока нагрузки, а также в режиме ввода от контактных датчиков 35 и датчиков 36 напряжения.В режиме вывода силовой транзис тор 1 при выключенном транзисторном оптроне 4 заперт и все цепи блока 5 контроля тока обесточены. При подаче управляющего сигнала в цепь свето- диода транзисторного оптрона 4 вклю чается его транзистор и через седьмой резистор 25 блока 5 контроля то-, ка втекает ток в базу вспомогательного транзистора 3, открывая его. Коллекторным током вспомогательного 30 транзистора 3 открывается силовой транзистор 1 и в цепи (шина 15 питания, датчик 7 тока, транзистор 1, нагрузка 34, общая шина 17) течет ток, определяемый сопротивлением нагрузки.34, При этом в блоке 5 контроля тока первый транзистор 21 и второй транзистор 22 открыты, а третий транзистор 23 закрыт и не влияет на работу вспомогательного транзи стора 3. Состояние согласованной пары - первый транзистор 21 и второй транзистор 22 - определяется соотношением их коллекторных токов (резисторов 24 и 26) и напряжением на 45 датчике 7 тока. Ток второго транзистора 22 весьма мал, и падение напряжения на резисторе 13 положительной обратной связи от этого тока мало по сравнению с напряжением. на датчике7 тока. Если ток нагрузки превышаетдопустимое значение, то второй транзистор 22 начинает запираться, а .третий транзистор 23 открывается. При этом его коллекторный ток, протекая по резистору 13 положительнойобратной связи, еще больше увеличивает разность напряжений между эмиттерами транзисторов 21 и 22, вызывая запирание транзистора 22 и полное открывание транзистора 23, Вспомогательный транзистор 3 запирается, поскольку его переход база - эмиттерзашунтирован открытым транзистором 23, и транзистор 1 запирается. Приэтом ток нагрузки уменьшается до нуля и рассеиваемая при этом на ключемощность минимальна, Запертое состояние ключа сохраняется до и при выключении транзисторного оптрона 4. Если при повторном включении превышение тока в нагрузке сохранится, то защита сработает повторно, если нет - установится рабочий ток в нагрузке, меньший установленного порога срабатывания защиты, На запертое состояние транзистора 3 при открытом и насышенном транзисторе 23 не сказывается падение напряжения на резисторе 13 положительной обратной связи и датчике 7 тока, вследствие его малости. Обычно это напряжение выбирается порядка 60 мВ.Блок 6 контроля тока работает от напряжения на датчике 7 тока аналогично блоку 5 контроля тока, из-за непосредственного (без резистора положительной обратной связи) соединения с датчиком 7 тока триггерный эфФект отсутствует, Выбором резисторов 30 и 31 блока 6 контроля тока устанавливают порог срабатывания равным значением напряжения на датчике 7 тока при протекании рабочего тока нагрузки. Поэтому только при протекании рабочего тока нагрузки оптопара 8 сигнализации будет включаться и сигнализировать о включении нагрузки (коллекторный ток транзистора 29 протекает через резистор 32 и светодиодоптопары 8) . В этом режиме управляющий транзистор 2 заперт, поскольку,ток его базового резистора 14 замыкается через диод 9 и открытый выходной транзистор транзисторного оптрона 4,В режиме ввода транзисторный опт=рон 4 зыключен, силовой транзистор 1 и вспомогательный транзистор 3 выключены, поскольку блок 5 контроля токаобесточен, ок нагрузки через датчик 7 тока не течет, и транзистор 29 второго блока 6 контроля тока заперт. Ноуправляющии транзистор 2 при этомоткрыт, поскольку в его базу вте156 Й 72 ч кает ток резистора 1 ч. При замыкании контактного датчика 35 или при появлении напряжения от датчика 36 на шине 16 через транзистор 2. протекает ток, включающий оптопару 8 сигна.5 лизации. Если такого замыкания или появления напряжения нет, оптопара 8 сигнализации выключена (базового тока транзистора 2 недостаточно для 10 ее включения) и сигнал ввода на шинах 19 и 20 отсутствует.Таким образом, функциональныевозможности предлагаемого транзисторного ключа шире, чем у известных, за 15 счет обеспечения раЬоты ключа как в режиме вывода, так и в режиме ввода для нагрузок и датчиков, имеющих общую шину для присоединения что поз 9воляет, например, в программируемых 20 контроллерах иметь легко изменяемое поле входов-выходов под реальное соотношение каналов ввода и вывода употреоителя,25формула изобретения 1, Транзисторный ключ, содержащий силовой и управляющий транзисторы первого типа проводимости, вспомога тельный транзистор второго типа проводимости, управляющии элемент, первыи блок контроля тока, датчик тока и три резистора, коллектор сипового транзистора через датчик тока под 35 ключен к шине питания, эмиттеру вспомогательного транзистора, первому выводу первого резистора и первому питающему выводу первого блока контроля тока, выход которого соединен с вторым выводом первого резистора и базой вспомогательного транзистора,. коллектор которого подключен к базе силового транзистора и одному выводу второго резистора, другой вывод которого соединен с эмиттером силового транзистора и выходной шиной, второй питающий вывод первого блока контроля тока подключен к первому выходу управляющего элемента, вход и второй выход которого соединены со 50 ответственно с входной и общей шинами, коллектор управляющего транзистора подключен к первому выводу третьего резистора, о т л и ч а ю щ и й 55 с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены вгорой блок контроля тока, оптопара, диод, четвертый и пятый резисторы, причем вход первого блокаконтроля тока черезчетвертый резистор соединен с коллектором силового транзистора и входом второго блокаконтроля тока, первый питающий выводкоторого подключен к шине питания ичерез пятый резистор к базе управляющего транзистора и одному выводудиода, другой вывод которого соединен с вторым питающим выводом первого блока контроля тока, эмиттер управляющего транзистора подключен квыходу второго блока контроля токаи через входную цепь оптопары к общей шине, которая соединена с вторымпитающим выводом второго блока контроля тока, первый и второй выходы оптопары соответственно подключены кпервой и второй сигнализационным шинам, второй вывод третьего резисторасоединен с выходной шиной2, Ключ по и, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в качестве управляющего элемента использован транзисторный оптрон, первыйи второй выводы светодиода которогосоответственно подключены к входнойи первой сигнализационной шинам.3. Ключ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что первый Ьлокконтроля тока содержит первый, второйи третий транзисторы второго типапроводимости, шестой, седьмой и восьмой резисторы, причем эмиттер первого транзистора подключен к первомупитающему выводу первого блока контроля тока, вход которого соединен сэмиттерами второго и третьего транзисторов, база второго транзистораподключена к базе и коллектору первого транзистора и через шестой резистор к первым выводам седьмого и восьмого резисторов и второму питающемувыводу первого блока контроля тока,выход кбторого соединен с вторым выводом седьмого резистора и коллекто-,ром третьего транзистора, база которого подключена к коллектору второготранзистора и второму выводу восьмогорезистора,ч. Ключ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что второй блокконтроля тока содержит четвертый,пятый и шестой транзисторы второготипа проводимости, девятый, десятыйи одиннадцатый резисторы, причемэмиттер четвертого транзистора подклюЗаказ 1165 Тираж 665 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 1/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,101 чен к первому питающему выводу второго блока контроля тока, вход которого соединен с эмиттерами пятого и шестого транзисторов, база пятого транзистора подключена к базе и коллектору четвертого транзистора и через девятый резистор к первому выводу десятого резистора и второму питающему выводу второго блока контроля тока, выход которого через одиннадцатый резистор соединен с коллектором шестоготранзистора, база которого подключенак коллектору пятого транзистора и второму выводу одиннадцатого резистора.