SU1767607A1 - Устройство дл защиты электронного ключа - Google Patents

Description

Изобретение относится к электронике и может быть использовано для защиты полупроводниковы/коммутирующих устройство в электроприводе, электротехнологии и источниках питания радиоаппаратуры.

Известно устройство для защиты электронного ключа, содержащее шунтирующую цепь на последовательно соединенных токоограничительном резисторе и ключевом элементе, подсоединенном параллельно электронному ключу, источник управляющего сигнала, выходкоторого зашунтирован вспомогательным ключом и предназначен для подключения к входу электронного ключа, й пороговый элемент, вход которого предназначен для подключения параллельно электронному ключу, а выход подключен к входу вспомогательного ключа, выход источника управляющего сигнала подключён к входу ключевого элемента шунтирующей цепи. .

Недостатки известного устройства для защиты электронного ключа - малая надежность и низкий КПД при перегрузках и коротких замыканиях, возникающих после пуска устройства в результате выхода ключа в активный режим,'при котором'возникают потери электроэнергии и тепловыделение.

Цель изобретения - повышение надежности и КПД устройства при перегрузках и при коротком замыкании. Для повышения надежности и КПД устройства в него введены новые элементы, а именно: узел задержки, дополнительный пороговый элемент, ключевой элемент, компаратор напряжения. дополнительный резистор и их связи.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства защиты электронного ключа.

Устройство содержит ключ 1, шунтирующую цепь 2 на последовательно соединенных токоогранйчитёльном резисторе 3 и ключевом элементе 4, вход которого зашунтирован резистором Бушину 6 управления, резисторы 7, 8 , вспомогательный ключ 9, пороговый элемент 10, состоящий из стабилитрона 11 и резисторов 12,13, нагрузку 14, шину 15 питания, узел 16 задержки; дополнительный пороговый элемент 17, ключевой _t элемент 18, компаратор 19 напряжения и дополнительный резистор. 20.

Ключ 1 зашунтирован шунтирующей цепью 2 на последовательно соединенных токоограничительном резисторе 3 и ключевом элементе 4, вход которого зашунтирован резистором 5. К шине 6 управления подсоединены первые выводы резисторов 7, 8 и вход узла 16 задержки. Второй вывод резистора 7 соединён с управляющим входом шунтирующей цепи, второй вывод рези15 стора 8 подключен к управляющему входу ключа 1 и коллектору вспомогательного ключа 9, эмиттер которого подключен к общему шине, к которой также подключены первый вывод резистора 13, порогового элемента 10, эмиттер ключа 1, общий провод узла задержки, эмиттер дополнительного порогового элемента. Выход узла задержки соединен с входом порогового элемента, 10 выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемента 18, вход которого соединен с выходом ключа 1, а выход - с измерительным входом компаратора 19 напряжения, выход которого через резистор 20 подключен к базе транзистора 9, второму выводу резистора 13 и первому выводу резистора 12, второй вывод которого подключен к аноду стабилитрона 11 порогового элемента 10, выход которого соединен с выходом ключа 1 и первым выводом нагрузки 14, второй вывод которой подключен к шине 15 питания..

Устройство работает следующим образом. При отсутствии отпирающего сигнала ключ 1 и ключевой элемент 4 заперты, нагрузка 14 отключена от источника 15 питания, ключевой элемент 18 также заперт, и на выходе компаратора напряжения 19 присутствует сигнал низкого уровня, напряжение на ключе 1 и на включенном параллельно ему пороговом элементе 10 равно напряжению питания. При этом через стабилитрон 11 протекает ток, создающий на резисторе 13 падение напряжения. Это напряжение подается на базу транзистора 9 и удерживает его в открытом состоянии. Таким образом, транзистор 9 шунтирует вход ключа 1 и тем самым препятствует прохождению на него отпирающего сигнала с управляющей шины 6, ключ 1 остается в запертом состоянии, а открывается трназистор 4 и подключает нагрузку 14 через токоограничивающий резистор 3 к общей шине. Напряжение на ключе 1 и пороговом элементе 10 при этом уменьшается и его величина определяется величиной сопротивления нагрузки 14 и ограничивающего резистора 3. Если величина сопротивления нагрузки 14 больше допустимой, напряжение на выходе порогового элемента становится недостаточным для поддержания транзистора 9 в отпертом состоянии, транзистор 9 закрывается, что приводит к отпиранию ключа 1, который подключает нагрузку к источнику 15 питания. В то же самое время, при поступлении отпирающего сигнала на управляющую шину 6 начинает заряжаться накопительный конденсатор узла 16 задержки. Кактолько напряжение на накопительном конденсаторе'станет выше порога срабатывания порогового элемента 17, он отпирается и отпирает ключевой элемент 18. Параметры RC-цепочки узла 16 задержки, определяющие время задержки включения порогового элемента 17 и ключевого элемента 18, выбирают большим времени выхода инерционной нагрузки на режим, т.е. пороговый элемент 17 и ключевой элемент 18 включаются после выхода ключа 1 в насыщение. Напряжение насыщения ключа 1 через ключевой элемент 18 поступает на измерительный вход компаратора 19. Напряжение выбирают большим напряжения насыщения ключа 1, но меньшим напряжения срабатывания порогового элемента

10. На выходе компаратора параметры сигнала не меняются. Выходной сигнал остается таким же, как и до подачи управляющего сигнала на управляющую шину 6, т.е. низкого уровня. Транзистор 9 закрыт, ключ 1 открыт.

Если в процессе работы устройства происходит перегрузка или короткое замыкание, напряжение на ключе 1 начинает возрастать. Величина перегрузки может быть такой, что напряжение на ключе 1 оказывается меньше напряжения срабатывания порогового элемента 10, но как только оно превысит Uon, компаратор 19 срабатывает, и на его выходе появляется положительный потенциал, который через резистор 20 создает на резисторе 13 падение напряжения, отпирающее транзистор 9. Транзистор 9 шунтируе! вход ключа 1, последний закрывается, и напряжение источника питания распределяется между пониженным сопротивлением нагрузки, резистором 3 и ключом 4, который открывается в результате запирания ключа 1. В режиме перегрузки ток определяется величиной сопротивления 3. При снятии перегрузки напряжение на измерительном входе компаратора напряжения становится меньше Uon, и компаратор 19 возвращается в исходное состояние, запирая транзистор 9, а значит, транзистор 1 открывается.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для защиты электронного ? ключа, содержащее шунтирующую цепь, вы- | полненную на последовательно соединен- , ных токоограничительном резисторе и ’ ключевом элементе и предназначенную для : подключения параллельно электронному ключу, источник управляющего сигнала, | выход которого зашунтирован вспомога- i тельным ключом и предназначен для соеди- _; нения с входом электронного ключа, и ‘ пороговый элемент, вход которого предназ- ’ начён для подключения параллельно элёктронному ключу, а выход подключен к входу вспомогательного ключа, выход источника ; управляющего сигнала подключен к входу i ключевого элемента шунтирующей цепи, отличающееся тем, что, с целью ¹ повышения надежности и КПД устройства при перегрузках и при коротких замыканиях, в него введены узел задержки, включающий последовательно соединенные накопительный конденсатор и резистор, дополнительный пороговый элемент, включающий стабилитрон, транзистор и резистор, ключевой элемент, включающий транзистор, базо-эмиттерный переход которого шунтирован резистором, компаратор напряжения и дополнительный резистор, причем выход источника управляющего сигнала подключен к свободному выводу резистора узла задержки, точка соединения резистора и конденсатора узла задержки через стабилитрон дополнительного порогового элемента подключена к управляющему входу транзистора дополнительного порогового элемента, выход транзистора через резистор подключен к управляемому входу ключевого элемента, вход которого предназначен для подключения к выходу электронного ключа, а выход - к измерительному входу компаратора напряжения, выход которого через дополнительный резистор подключен к управляющему входу вспомогательного ключа.