Формирователь тока

)5 Н 03 К 17/66 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ О Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ(57) Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано в схемах управления светодиодными индикато рами. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения режимов коммутации втекающих и вытекающих токов. При подаче на вход усилителя 3 нулевого сигнала открывается его нижнее плечо на транзисторах 10 и 13. Транзистор и-р-и закрыт. В результате выходные шины подключаются к шине 6 через токозадающий резистор и нижнее плечо усилителя 3, которое работает в режиме коммутации втекающего тока, При подаче на входную шину единичного сигнала открывается верхнее плечо усилителя 3 на транзисторах 11 и 12, а также п-р-и транзистор. Выходная шина канала оказывается подключенной к шине питания через и-р-л транзистор, т,е. канал работает в режиме коммутации вытекающего тока. 4 ил.Изобретение относится к автоматике иможет быть использовано в схемах управления светодиодными индикаторами,Известны. формирователи тока возбуждения светодиодов, содержащие транзисторные ключи и последовательновключенные с их нагрузкой токозадающиерезисторы и обеспечивающие динамический режим управления полупроводниковыми знакосинтезирующими индикаторами.Недостатком известных формирователей тока являются ограниченные функциональные возможности, так как каждый ключс последовательно включенным резисторомможно использовать для коммутации токавозбуждения одного светодиода, для коммутации тока возбуждения группы светодиодов индикаторного табло при групповойразвертке используется ключ без последовательно включенного токозадающего резистора. Для адресации светодиодов поперекрестной схеме требуются оба типаключей. При этом один из них должен бытьключом втекающего тока, другой - ключомвытекающего тока, однако направление тока через ключи в известном формирователене может быть изменено,Номинал токозадающего резистора определяется значением импульсного токавозбуждения светодиода и при нарушениирежима развертки может оказаться недостаточным для предотвращения выхода светодиода из строя в результате перегрузки,Известные формирователи не обеспечивают защиту светодиодов от перегрузки.Наиболее близким к предлагаемому устройству являются многоканальные ключи -формирователи тока, содержащие в своемсоставе ключи втекающего тока, ключи вытекающего тока и токозадающие.резисторы, Функциональные возможности ключейК 545 КТ 1 также ограничены возможностьюиспользования их в схеме управления с адресацией светодиодов по перекрестной схеме, В схемах адресации по шинам с тремясостояниями ключи К 545 КТ 1 использоватьсяне могут, так как направление тока через ключи не может быть изменено, Защиту светодиодов от перегрузки формирователь тока намикросхеме К 545 КТ 1 также не обеспечивает.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.Указанная цель достигается тем, что вформирователь тока, содержащий в каждомканале транзистор и резистор, причем базаколлектор транзистора подключены соответственно к первому выводу резистора ишине питания, а эмиттер соединен с соответствующей выходной шиной, введеныблок вольтдобавки и в каждый канал двух 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тактный усилитель, вход которого подключен к соответствующей входной шине, а выход соединен с базой транзистора и соответствующим входом блока вольтдобавки, эмиттер транзистора подключен к второму выводу резистора, первый и второй питающие выводы двухтактного усилителя соединены соответственно с общей шиной и выходом блока вольтдобавки, питающий вывод которого подключен к шине питания,Введение двухтактных усилителей позволяет обеспечить возможность работы каждого из каналов формирователя как в режиме коммутации втекающего тока, так и в режиме вытекающего тока. Введение блока вольтдобавки позволяет уменьшить вытекающий ток формирователя до безопасной величины при нарушении развертки,т,е, обеспечивает защиту светодиодов от перегрузки,Дополнительным положительным эффектом введения блока вольтдобавки является уменьшение остаточного напряжения и уменьшение рассеиваемой мощности на транзисторных ключах.На фиг, 1 приведена структурная схема предлагаемого формирователя тока; на фиг.2 - пример практической реализации двухтактного усилителя; на фиг,3 - пример практической реализации блока вольтдобавки; на фиг. 4 - временные диаграммы сигналов на входах и выходе блока вольтдобавки,Формирователь тока содержит и-р-птранзисторы 1, токозадающие резисторы 2, двухтактные усилители 3, блок 4 вольтдобавки, шину 5 питания, общую шину 6 нулевого потенциала, шину 7 питания двухтактных усилителей 3, соединенную с выходом блока 4 вольтдобавки входные шины 8 и выходные шины 9 (фиг. 1).Двухтактный усилитель 3 содержащий р-и-р -транзисторы 10 и 11, и-р-и -.транзисторы 12 и 13, резистор 14 ( фиг. 2).Блок 4 вольтдобавки содержит диоды 15, резисторы 16 и 17, двухтактный усилитель на и-р-п-транзисторах 18 и 19 и р-и-р-транзистора 20 и 21, конденсатор 22, диод 23.Формирователь тока работает следующим образом.На входы 8 формирователя тока поступают логические сигналы кода с тремя состояниями; "1" - высокий уровень потенциала; "0" - низкий уровень потенциала; " ос " - высокоимпедансное состояние,Каждая кодовая комбинация содержит один сигнал "1" и несколько сигналов "0 и " со",Сигнал "1" подается на один из выходов, сигналы "0" и" оо" подаются на остальные входы формирователя.Работа одного из каналов формирователя тока. При высокоимпедансном состоянии " со" на входе двухтактного усилителя 3 на его выходе также имеет место высокоимпедансное состояние, так как оба плеча усилителя закрыты и ток через подключенный к его выходу резистор 2 не протекает, транзистор 1 закрыт,При подаче на вход двухтактного усилителя (фиг. 2) сигнала "0" открывается нижнее плечо двухтактного усилителя на транзисторах 10 и 13, при этом верхнее плечо на транзисторах 11 и 12 остается закрытым, остается закрытым и транзистор 1. В результате выход 9 канала формирователя оказывается подключенным.к общей шине 6 через резистор 2 и нижнее плечо двухтактного усилителя 3, которое при этом работает в режиме коммутации втекающего тока, величина которого ограничивается сопротивлением резистора 2.При подаче на вход 8 двухтактного усилителя 3 сигнала "1" закрывается нижнее плечо и открывается верхнее плечо на транзисторах 11 и 12, вытекающим током верхнего плеча двухтактного усилителя открывается подключенный к его выходу транзистор 1, В результате выход 9 канала формирователя оказывается подключенным к шине 5 питания через транзистор 1, канал работает в режиме коммутации вытекающего тока.Таким образом, состояние ключей канала формирователя тока полностью определяется сигналами на его входе: при сигнале "1" формируется вытекающий ток; на сигнале "0" формируется втекающий ток; при состоянии " оо" на входе выходная цепь устанавливается в высокоимпедансное состояниее.Остальные каналы предлагаемого формирователя тока работают аналогично,При адресации по шинам с тремя состояниями к каждой паре шин может подключаться пара антипараллельно соединенных светодиодов. При этом для каждой кодовой комбинации на входах формирователя засвечиваются те светодиоды, аноды которых подключены к выходу канала, на вход которого подан сигнал "1", а катоды подключены к выходам каналов, на входы которых поданы сигналы "0". Светодиоды, катоды которых подключены к выходам каналов с высокоимпедансным состоянием " со ", не засвечиваются.Через транзистор 1 канала, находящегося в состоянии "1", протекает суммарный ток всех возбуждаемых светодиодов. Через резисторы 2 и двухтактные усилители 3 каналов, находящихся в состоянии "0", протекают токи отдельных светодиодов,В процессе развертки индикаторноготабло с адресацией по шинам с тремя состо 5 яниями кодовые комбинации на входах формирователя меняются, в процессерегенерации изображения на табло каждаякодовая комбинация периодически повторяется через М тактов,10На каждый вход формирователя периодически поступают сигналы "1", этот периодявляется периодом развертки Тразв, причемТразв = зараза М,где гразв - длительность такта развертки;15 М - количество шин адресации.Очевидно, что длительности хи периодически поступающих сигналов "1" не должна превосходить длительность тактаразвертки20 ТразвГи - Гразв -КВ предлагаемом формирователеТамаза. Тоазв. 25 и 2 2 й Для четырехканального формирователя(М = 4) скважность импульсов возбуждения 30разаБаланс напряжений для цепи питаниявозбуждаемого светодиода можно записатьв видеО пит = Ой+ Опр+ Оост+ Оосд (1), 35 где Опит - напряжение питания;Ов = пр В - падение напряжения натокозадающем резисторе;пр - . прямой ток возбуждения светодиода;40 В - сопротивление токозадающего резистора;Опр - прямое падение напряжения насветодиоде;Оост - остаточное напряжение на откры том транзисторе 1;Оосд - остаточное напряжение на нижнем плече двухтактного усилителя 3.Из (1) получаютпр й = Опит - Опр - Оост - Оосд (2) 50 Из составляющих баланса напряженийв правой части выражения (2) лишь составляющая Оост относится к цепи, через которуюпротекает не только ток рассматриваемогосветодиода, но и ток других одновременно 55 возбуждаемых светодиодов. Для независимости яркости свечения светодиодов табло отколичества одновременно включаемых светодиодов при групповой развертке требуетсяобеспечить минимальную зависимость протекающеготока от Оост, т.е, уменьшить Оост,Уменьшение остаточного напряжения Оостможет быть достигнуто использованием повышенного напряжения питания двухтактных усилителей,В предлагаемом формирователе токаповышенное напряжение питания двухтактных усилителей создается с помощью специального блока 4 вол ьтдобавки,формирующего пульсирующее напряжениепитания двухтактных усилителей таким образом, что максимум пульсирующего напряжения приходится как раз на те интервалывремени, когда на входы двухтактн ых усилителей приходят сигналы "1", на этих интервалах времени остаточное напряжение Оостоткрытых транзисторах 1 минимально.На фиг. 3 приведена принципиальнаясхема одного из возможных вариантовпрактической реализации блока вольтдобавки для четырехканального формирователя тока.На фиг, 4 показаны временные диаграммы сигналов во входных цепях и на выходеблока вольтдобавки.Диаграммы а, б, в, г - токи через входные диоды 15 блока 4 вольтдобавки. Диаграмма д - напряжение на резисторе 16,диаграмма е - напряжение на выходе блока4 вольтдобавки, т,е. на шине 7 питания двухтактных усилителей 3.Выходные сигналы двухтактных усилителей 3 всех каналов предлагаемого формирователя тока подаются на входы блока 4вольтдобавки. При наличии сигнала "1" навходе 8 формирователя через соответствующий диод 15 и резистор 16 блока 4 течет ток,создающий на резисторе 16 падение напряжения, являющееся входным сигналом длядвухтактного усилителя на транзисторах18 - 21. Временное положение сигналов "1"на входах формирователя соответствуетвременным диаграммам а, б, в, г на фиг, 4,где Тразв - длительность цикла развертки;гразв - длительность такта развертки; гпр -длительность импульса развертки.Для четырехканального формирователяТразв = 4 гразв, тпр - 2 тразвПри указанных временных соотношениях входных сигналов на резисторе 16 формируется сигнал, по форме близкий кмеандру (на фиг. 4 диаграмма д).Падениенапряжения на резисторе 6 через резистор17 поступает на двухтактный усилитель наи-р-и-транзисторах 18 и 19 и р-и-р-транзисторах 20 и 21 (фиг. 3). Выходное напряжение двухтактного усилителя черезконденсатор 22 подается на входы блока 4вольтдобавки, подключенный к шине 7 пи тания верхних плеч входных двухтактных усилителей 3, В результате сложения выходного напряжения двухтактного усилителя блока 4 вольтдобавки с напряжением пита ния, поступающим от шины 5 питания черездиод 23 на выходе блока 4 вольтдобавки имеется пульсирующее напряжение, вид которого показан на диаграмме е фиг. 4, причем амплитуда этого напряжения больше 10 напряжения на, шине 5, т,е. имеет место"вольтдобавки".В результате вольтдобавки остаточноенапряжение Оост открытого транзистора 1 уменьшается до величин 0,2 - 0,3 В, что по зволяет увеличить перепад напряжениймежду выходами формирователя, а также уменьшить мощность рассеяния на транзисторах 1.Предлагаемое устройство предназначе но для возбуждения светодиодов в импульсном режиме, при этом значение импульсного прямого тока 1 пр.имп устанавливается с помощью резистора 2 в соответствии с выражением25 11 пр,имп = - (Опит- Опр - Оост.аи - Оосд), (3),йгде 1 пр.имп - импульсный прямой ток возбуждения светодиода;Оост.мин - остаточное напряжение тран 3035404550 55 зистора 1 при использовании вольтдобавки,В правой части выражения (3) составляющая Опр зависит только от 1 пр, поэтому не представляет интереса с точки зрения управления прямым током 1 пр.Из двух оставшихся составляющих баланса напряжений при постоянном Опит составляющая Оост более интересна, чем Оосд, так как изменение Оост оказывает влияние на изменение тока 1 пр сразу группы светодиодов, Для уменьшения 1 пр составляющаяОост должна быть увеличена. Это и происходит при пропадании напряжения вольтдобавки во время нарушения развертки, когда на входах 8 формирователя устанавливается статическая кодовая комбинация сигналов "1", "0" и " со ". Тогда на выходе блока 4 вольтдобавки, т.е, на шине 7 питания двухтактных усилителей 3, устанавливается напряжениеОпит.ду = Опит ОдОпит,где Опит.ду - напряжение на шине 7 питания двухтактных усилителей без вольтдобавки;Опит напряжение на шине 5 питания; Од - падение напряжения на диоде 23 блока вольтдобавки.В результате соответствующий транзистор 1 устанавливается в открытое состояние с меньшей степенью насыщения с остаточным напряжением, большим Оост.мин, вследствие перераспределения на1734204 10 35 40 50 55 пряжений уменьшается падение напряжения 1 лр К, и в соответствии с выражением (3) уменьшается прямой ток 1 лр через светодиод, Если ток 1 р уменьшается до значения, являющегося допустимым в статическом режиме, то это означает, что обеспечивается защита светодиода от перегрузки при нарушении развертки.Таким образом, введение блока 4 вольтдобавки позволяет не только уменьшить рассеиваемую мощность на транзисторных ключах формирователя и увеличить перепад напряжений без использования дополнительных источников питания, но и позволяет исключить перегрузку светодиодов, возбуждаемых в импульсном режиме, при нарушениях развертки. При этом защита от перегрузки реализуется непосредственно в узле формирования токов возбуждения.Предлагаемый формирователь тока может быть использован и в схемах управления светодиодным табло с адресацией по перекрестной схеме, когда часть каналов работает в режиме коммутации вытекающего тока, а другая часть - в режиме коммутации втекаю- щего тока, Таким образом, предлагаемый формирователь тока имеет более широкие функциональные возможности, чем известное устройство, так как обеспечивает возможность адресации светодиодов не только по перекрестной схеме, но и адресацию по шинам с тремя состояниями, исключая при этом перегрузки светодиодов при нарушении развертки,Область применения предлагаемогоформирователя тока не ограничивается уст ройствами управления светодиодными индикаторами, предлагаемый формирователь тока может применяться в различных схемах управления коммутацией элементов разветвленных цепей, а т.ч. с изменением 10 направления протекающего через нагрузкутока. Формула изобретения Формирователь тока, содержащий в 15 каждом канале транзистор и резистор, базаи коллектор транзистора подключены соответственно к первому выходу резистора и шине питания, а эмиттер соединен с соответствующей выходной шиной; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей, введены блок вольтодобавки и в каждый канал двухтактный усилитель, вход которого подключен к соответствующей входной. шине, а 25 выход соединен с базой транзистора и соответствующим входом блока вольтодобавки, эмиттер транзистора подключен к второму выводу резистора, первый и второй питающие выводы двухтактного усилителя соеди нены соответственно с общей шиной ивыходом блока вольтодобавки, питающей вывод которого подключен к шине, питания.1734204 АУ,Корректор З.Лончакова М.Товти Реда Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 аказ 1676 ВНИИПИ Го Составитель К.ЩербакоТехред М.Моргентал Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5