Транзисторна ключова схема з контролем працездатності

Реферат: Транзисторна ключова схема з контролем працездатності належить до електротехніки і може бути використана в електронних пристроях, що забезпечують комутацію активних і активноіндуктивних навантажень (електромагніт, кроковий двигун або нагрівальний елемент). Транзисторна ключова схема з контролем працездатності, що містить трансформатор струму, вторинна обмотка якого розділена на дві однакові незалежні секції, протифазно підключені до бази емітерних переходів транзисторів, через які навантаження підключене до джерела живлення, причому перехід колектор-емітер кожного транзистора включений в ланцюг навантаження через свою обмотку позитивного зворотного зв'язку, при цьому первинна обмотка трансформатора струму має відвід від середньої точки, резистор, сполучений першим виводом з одним з полюсів джерела живлення керування, до іншого полюса якого підключено перший вивід ключа керування, до середньої точки первинної обмотки приєднано другий вивід ключа керування, з першим виводом якого сполучена загальна точка з'єднання зустрічнопослідовно включених діодів, приєднаних паралельно первинній обмотці трансформатора, а другий вивід резистора підключено до відповідного крайнього виводу первинної обмотки трансформатора, а також в ланцюг навантаження паралельно транзисторам з обмотками позитивного зворотного зв'язку підключений вузол заглушення пульсацій, згідно з винаходом, паралельно ключу керування, через резистор, підключено ключовий пороговий пристрій, вихід UA 107244 C2 (12) UA 107244 C2 якого є виходом контролю працездатності. Технічний ефект: підвищення надійності і розширення функціональних можливостей пристрою. UA 107244 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до електротехніки і може бути використаний в електронних пристроях, що забезпечують комутацію активних і активно-індуктивних навантажень (електромагніт, кроковий двигун або нагрівальний елемент). Відомий пристрій керування індуктивним навантаженням, що містить транзисторний ключ, схему захисту транзисторного ключа від перенапружень, перший-третій транзистори, першийвосьмий резистори, діоди, ключ, індуктивні навантаження, вивід для підключення джерела сигналу керування, через перший резистор сполучений з базою транзисторного ключа, підключеною через другий резистор до першого виводу для підключення джерела живлення, яке через емітер-колекторний перехід транзисторного ключа, схему захисту сполучений з об'єднаними виводами для підключення індуктивного навантаження, до яких через ключ підключений другий вивід для підключення джерела живлення, з яким через третій резистор з'єднана база першого транзистора, яка через четвертий резистор сполучена з колектором транзисторного ключа, який сполучений з об'єднаними виводами діодів, другі виводи яких з'єднані з відповідними виводами для підключення індуктивних навантажень, які через п'ятий і сьомий резистори сполучені з базами другого і третього транзисторів відповідно, з якими через шостий і восьмий резистори відповідно з'єднаний перший вивід для підключення джерела живлення, до якого підключені емітери другого і третього транзисторів, при цьому другий вивід для підключення джерела живлення сполучений з емітером першого транзистора, а колектори першого, другого і третього транзисторів є виходами контрольного сигналу пристрою. (Патент СРСР № 1804691 кл. Н02Р 5/16, 1993). Недоліком такого пристрою є низька надійність, обумовлена складністю схеми контролю працездатності ключа і цілісності ланцюгів навантаження, наявністю гальванічного зв'язку ланцюгів керування і ланцюгів навантаження. Найбільш близькою до запропонованого по технічному рішенню і результату, що досягається, є транзисторна ключова схема, що містить трансформатор струму, вторинна обмотка якого розділена на дві однакові незалежні секції, протифазно підключені до бази емітерних переходів транзисторів, через які навантаження підключене до джерела живлення, причому перехід колектор-емітер кожного транзистора включений в ланцюг навантаження через свою обмотку позитивного зворотного зв'язку, при цьому первинна обмотка трансформатора струму має відвід від середньої точки, резистор, сполучений першим виводом з одним з полюсів джерела живлення керування, до іншого полюса якого підключено перший вивід ключа керування, до середньої точки первинної обмотки приєднані другий вивід ключа керування, з першим виводом якого сполучена загальна точка з'єднання зустрічно-послідовно включених діодів, приєднаних паралельно первинній обмотці трансформатора, а другий вивід резистора підключено до відповідного крайнього виводу первинної обмотки трансформатора, а також в ланцюг навантаження паралельно транзисторам з обмотками позитивного зворотного зв'язку підключений вузол придушення пульсацій, що складається із зустрічно включених діода і обмежувача напруги, при цьому паралельно діоду підключений резистор, а обмежувачу напруги - конденсатор. (Патент України № 97718 кл. Н03К 17/60, 2012). Недоліком даної схеми є відсутність контролю працездатності ключової схеми і цілісності ланцюгів навантаження. При введенні ланцюгів контролю типа, описаного в попередньому пристрої, пристрій позбавляється головного достоїнства - гальванічної розв'язки ланцюгів керування і ланцюгів навантаження. Введення ланцюгів контролю з використанням оптоізолюючих пристроїв значною мірою ускладнює пристрій в цілому і знижує надійність. Задача винаходу - підвищення надійності і розширення функціональних можливостей пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в транзисторній ключовій схемі, що містить трансформатор струму, вторинна обмотка якого розділена на дві однакові незалежні секції, протифазно підключені до бази емітерних переходів транзисторів, через які навантаження підключене до джерела живлення, причому перехід колектор-емітер кожного транзистора включений в ланцюг навантаження через свою обмотку позитивного зворотного зв'язку, при цьому первинна обмотка трансформатора струму має відвід від середньої точки, резистор, сполучений першим виводом з одним з полюсів джерела живлення керування, до іншого полюса якого підключено перший вивід ключа керування, до середньої точки первинної обмотки приєднані другий вивід ключа керування, з першим виводом якого сполучена загальна точка з'єднання зустрічно-послідовно включених діодів, приєднаних паралельно первинній обмотці трансформатора, а другий вивід резистора підключено до відповідного крайнього виведення первинної обмотки трансформатора, а також в ланцюг навантаження паралельно транзисторам з обмотками позитивного зворотного зв'язку підключений вузол заглушення пульсацій, 1 UA 107244 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 додатково паралельно ключу керування, через резистор, підключено ключовий пороговий пристрій, вихід якого є виходом контролю працездатності. На кресленні приведена транзисторна ключова схема з контролем працездатності. Пристрій містить трансформатор струму 1, вторинна обмотка якого розділена на дві однакові незалежні секції 2 і 3, протифазно підключені до бази емітерних переходів транзисторів 4 і 5, через які навантаження 6 підключене до джерела живлення 7, причому перехід колектор-емітер кожного з транзисторів 4, 5 включений в ланцюг навантаження 6 через свою обмотку позитивного зворотного зв'язку 8 і 9, при цьому первинна обмотка 10 трансформатора струму 1 має відведення від середньої точки, резистор 11 сполучений першим виводом з одним полюсом джерела живлення керування 12, до іншого полюса якого підключено перший вивід ключа керування 13, до середньої точки первинної обмотки 10 приєднано другий вивід ключа керування 13, з першим виводом якого сполучена загальна точка з'єднання зустрічно-послідовно включених діодів 14 і 15, приєднаних паралельно первинній обмотці 10 трансформатора 1, а другий вивід резистора 11 підключений до відповідного крайнього виводу первинної обмотки 10 трансформатора 1, а також в ланцюг навантаження 6 паралельно транзисторам 4 і 5 з обмотками позитивного зворотного зв'язку 8 і 9 підключений вузол заглушення пульсацій 16, а також паралельно ключу керування 13, через резистор 17, підключено ключовий пороговий пристрій 18, вихід 19 якого є виходом контролю працездатності. Пристрій працює таким чином. У початковому стані ключ керування 13 відкритий і через нього по частині первинної обмотки 10 протікає струм, обмежений резистором 11 і ЕРС джерела живлення керування 12, при цьому транзистори 4, 5 закриті. Ключ порогового пристрою 18 знаходиться в закритому стані. Під час дії сигналу керування ключ керування 13 закривається і в обмотках 2, 3 трансформатора струму 1 наводиться ЕРС самоіндукції, що викликає протікання струму в базовому ланцюзі транзистора 5, який починає відкриватися. Внаслідок чого в ланцюзі навантаження 6 протікає струм, обмежений активним опором навантаження 6 і ЕРС джерела живлення 7. Наявність обмотки позитивного зворотного зв'язку викликає збільшення струму в базовому ланцюзі транзистора 5, що приводить до його лавиноподібного відкриття. Цей процес триває в перебігу часу визначуваного вольт-секундною характеристикою трансформатора струму 1, після чого струм в базовому ланцюзі відкритого транзистора починає зменшуватися, що приводить до зміни полярності на обмотках 2, 3 трансформатори струму 1 і відкриттю протифазно включеного транзистора 4. При включенні транзисторів 4, 5 для компенсації затримки наростання струму в навантаженні 6, із-за її індуктивного характеру, а також для забезпечення режиму безперервного протікання струму в навантаженні 6, паралельно транзисторам 4, 5 з обмотками позитивного зворотного зв'язку 8, 9 підключений вузол придушення пульсацій 16. При цьому на первинній обмотці 10 формується змінна напруга з частотою перемикання транзисторів 4, 5, яке випрямляється діодами 14, 15. Випрямлена напруга прикладається паралельно ключу керування 13 і через резистор 17 надходить на вхід порогового пристрою 18. При значеннях цієї напруги більше ЕРС джерела живлення 12 ключ порогового пристрою 18 відкривається. Так процес протікатиме доти, поки не відкриється ключ керування 13, який зашунтує первинну обмотку 10 через діоди 14 і 15, внаслідок чого на всіх обмотках трансформатора струму 1 з'явиться напруга. близька до нуля, що приведе до швидкого замикання, через низький активний опір обмоток, головних транзисторів 4, 5 і припиненню протікання струму в навантаженні 6; або припиненню протікання струму через навантаження з інших причин, наприклад несправності (обрив, змінний контакт і т.д.) навантаження. При цьому ключ порогового пристрою 18 закривається. Отже стан виходу контролю працездатності 19 порогового пристрою 18 інформує про справність ключової схеми і цілісності ланцюгів навантаження: при нормальному стані - вихід контролю працездатності 19 повторює сигнали керування; незмінний стан виходу контролю працездатності 19 відповідає несправності ключової схеми; короткочасна зміна виходу контролю працездатності 19 у момент надходження сигналу керування, відповідає несправності в ланцюзі навантаження. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 Транзисторна ключова схема з контролем працездатності, що містить трансформатор струму, вторинна обмотка якого розділена на дві однакові незалежні секції, протифазно підключені до бази емітерних переходів транзисторів, через які навантаження підключене до джерела живлення, причому перехід колектор-емітер кожного транзистора включений в ланцюг навантаження через свою обмотку позитивного зворотного зв'язку, при цьому первинна обмотка трансформатора струму має відвід від середньої точки, резистор, сполучений першим виводом 2 UA 107244 C2 5 з одним з полюсів джерела живлення керування, до іншого полюса якого підключено перший вивід ключа керування, до середньої точки первинної обмотки приєднані другий вивід ключа керування, з першим виводом якого сполучена загальна точка з'єднання зустрічно-послідовно включених діодів, приєднаних паралельно первинній обмотці трансформатора, а другий вивід резистора підключено до відповідного крайнього виводу первинної обмотки трансформатора, а також в ланцюг навантаження паралельно транзисторам з обмотками позитивного зворотного зв'язку підключений вузол заглушення пульсацій, яка відрізняється тим, що паралельно ключу керування, через резистор, підключено ключовий пороговий пристрій, вихід якого є виходом контролю працездатності. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3