SU1725321A1 - Device for current protection of power transistor - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Целью изобретени   вл етс  повышение точности срабатывани  при уменьшении потерь мощности. Маломощный эмиттер мощного транзистора 1 соединен с базой транзистора 2, к коллектору которого подсоединены база транзистора 6 и резистор 4. Другой конец резистора 4 соединен с резистором 5, коллектором транзистора 11 и эмиттером транзистора 6, к коллектору которого подсоединены база транзистора 8 и резистор 7. Коллектор транзистора 8 соединен с базой мощного транзистора . Эмиттеры транзисторов 8,2,3 и 14, а также другой вывод резистора 7 подсоединены к эмиттеру мощного транзистора. Коллектор транзистора 3 подсоединен через резистор 5 к коллектору транзистора 11, а база подсоединена к базе и коллектору транзистора 14, а также коллектору транзистора 12. Базы транзисторов 11, 12 и 9 объединены и подсоединены к коллектору транзистора 9 и через резистор 10 подсоединены к эмиттеру мощного транзистора. Эмиттеры транзисторов 9 и 11 подсоединены к коллектору мощного транзистора через резистор 13 и эмиттеру транзистора 12. Принцип работы схемы основан на сравнении двух токов: тока, поступающего от до- полнител ьного эмиттера мощного транзистора, и тока,зада иного заранее стабилизатором тока. В случае превышени  первого схема срабатывает. 1 ил. (Л С vi ю ел со юThe invention relates to electrical engineering. The aim of the invention is to improve the accuracy of operation while reducing power losses. Low-power emitter of the power transistor 1 is connected to the base of transistor 2, the collector of which is connected to the base of transistor 6 and resistor 4. The other end of resistor 4 is connected to resistor 5, collector of transistor 11 and emitter of transistor 6, to the collector of which transistor 8 and resistor 7 are connected. The collector of the transistor 8 is connected to the base of the power transistor. The emitters of transistors 8,2,3 and 14, as well as another pin of the resistor 7 are connected to the emitter of the power transistor. The collector of transistor 3 is connected through a resistor 5 to the collector of transistor 11, and the base is connected to the base and collector of transistor 14, as well as to the collector of transistor 12. The bases of transistors 11, 12 and 9 are combined and connected to the collector of transistor 9 and through a resistor 10 are connected to a powerful emitter transistor. The emitters of transistors 9 and 11 are connected to the collector of the power transistor through resistor 13 and the emitter of transistor 12. The principle of the circuit is based on comparing two currents: the current coming from the additional emitter of the power transistor, and the current set by the current stabilizer in advance. If the first is exceeded, the circuit is activated. 1 il. (L S vi yu ate with y

Description

Изобретение относитс  к микроэлектронике , устройствам защиты мощных транзисторов при превышении тока через них, и может быть использовано в мощных усилител х , в. стабилизаторах, мощных транзисторах , предназначенных дл  управлени  электродвигател ми или в других устройствах , где требуетс  защита ограничением тока .The invention relates to microelectronics, protection devices for power transistors in excess of current through them, and can be used in power amplifiers, c. stabilizers, power transistors designed to control electric motors or in other devices where current limiting protection is required.

Известно устройство защиты ограничением тока, содержащее выходной составной транзистор, эмиттер которого подключен к нагрузке через баластный резистор и к катоду диода, анод которого подключен к шине питани  через второй резистор и к базе первого транзистора, эмиттер которого подключен к выходному выводу устройства, а коллектор - к базе составного транзистора через третий резистор и к базе второго транзистора другой проводимости, эмиттер которого подключен к базе составного транзистора, а коллектор - к общему проводу, при этом коллектор составного транзистора подключен к шине питани .A current limiting protection device is known, comprising an output composite transistor, the emitter of which is connected to the load via a ballast resistor and to the cathode of the diode, the anode of which is connected to the power bus through the second resistor and to the base of the first transistor, the emitter of which is connected to the base of the composite transistor through the third resistor and to the base of the second transistor of a different conductivity, the emitter of which is connected to the base of the composite transistor, and the collector to the common wire, with the call Torr composite transistor connected to the power bus.

При допустимом токе через выходной транзистор напр жение на баластном резисторе недостаточно дл  отпирани  второго транзистора. При превышении допустимого тока через выходной транзистор напр жение на баластном резисторе достигает вели- чины отпирани  второго транзистора, вследствие чего этот транзистор шунтирует базовую цепь выходного транзистора, ограничива  выходной ток.With an allowable current through the output transistor, the voltage across the ballast resistor is not enough to unlock the second transistor. When the permissible current through the output transistor is exceeded, the voltage across the ballast resistor reaches the unlocking value of the second transistor, as a result of which this transistor shunts the base circuit of the output transistor, limiting the output current.

Недостатком такого решени   вл етс  наличие больших потерь мощности в эмит- терной цепи мощного транзистора на баластном резисторе, особенно при малом напр жении питани .The disadvantage of this solution is the presence of large power losses in the emitter circuit of a high-power transistor on a ballast resistor, especially at low supply voltages.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее мощный составной транзистор, коллектор которого подключен к шине питани , эмиттер через баластный резистор - к выходу и к эмиттеру стабилизирующего транзистора, база которого через резистор соединена с базой мощного составного транзистора и через другой резистор с собственным коллектором , который подключен к базе усилительного транзистора. Коллектор усилительного транзистора через резистор подключен к базе мощного составного транзистора. К коллектору усилительного транзистора подключена база исполнительного транзистора другой пол рности, где эмиттер его подключен к базе мощного составного транзистора , а коллектор к выходу.The closest to the present invention is a device containing a high-power composite transistor, the collector of which is connected to the power bus, the emitter through the ballast resistor to the output and to the emitter of the stabilizing transistor, the base of which is connected to the base of the high-power composite transistor through a resistor and through another resistor with its own collector which is connected to the base of the amplifying transistor. The collector of the amplifying transistor is connected through a resistor to the base of a powerful composite transistor. The base of the switching transistor of the other polarity is connected to the collector of the amplifying transistor, where its emitter is connected to the base of the high-power composite transistor, and the collector is connected to the output.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При прохождении допустимого тока через составной мощный транзистор на баластном резисторе образуетс  напр жение, недостаточное дл  отпирани  усилительного транзистора.When the permissible current passes through the composite power transistor on the ballast resistor, a voltage insufficient to unlock the amplifying transistor is generated.

При повышении тока через составной мощный транзистор напр жение на баластном резисторе достигает значени , при котором открываетс  усилительныйAs the current through the composite high-power transistor increases, the voltage across the ballast resistor reaches the value at which the amplifying

0 транзистор и открывает исполнительный транзистор, который, в свою очередь, шунтирует базу выходного транзистора и закрывает его.0 transistor and opens the executive transistor, which, in turn, shunts the base of the output transistor and closes it.

Недостатком данного устройства  вл 5 етс  наличие потерь мощности на баластном резисторе, который одновременно  вл етс  паразитным источником тепла. При изменении температуры кристалла мен етс  порог срабатывани  устройства и,The disadvantage of this device is the presence of power losses on the ballast resistor, which is also a parasitic source of heat. When the crystal temperature changes, the threshold of the device changes and,

0 тем самым, ухудшаетс  защита составного мощного транзистора.Thus, the protection of the composite power transistor is impaired.

Цель изобретени  - повышение точности срабатывани  при уменьшении потерь мощности.The purpose of the invention is to improve the accuracy of operation while reducing power losses.

5Положительный эффект от использовани  изобретени  - малые потери мощности в цеп х управлени  мощным транзистором и повышенна  точность срабатывани  устройства .5 The positive effect of using the invention is a small power loss in the control circuits of a powerful transistor and an increased accuracy of the device.

0 Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  токовой защиты мощного транзистора, содержащее исполнительный транзистор, предназначенный дл  включени  между базой мощного транзистора и0 The goal is achieved by the fact that in the device for current protection of the power transistor, containing an executive transistor, designed to turn on between the base of the power transistor and

5 общей шиной, усилительный транзистор, к коллектору которого подключены база исполнительного транзистора и один вывод нагрузочного резистора, стабилизирующий транзистор, эмиттер которого предназна0 чен дл  соединени  с эмиттером мощного транзистора, источник тока на транзисторе, токозадающий транзистор и токозадающий резистор, введены второй источник тока на транзисторе, два транзистора и три рези5 стора, причем база первого транзистора предназначена дл  подключени  к маломощному эмиттеру мощного транзистора, а его коллектор через первый резистор подключен к коллектору транзистора второго5 a common bus, an amplifying transistor, to the collector of which the base of the execution transistor and one output of the load resistor are connected, the stabilizing transistor whose emitter is intended to be connected to the emitter of the high-power transistor, the current source at the transistor, the current-creating transistor and the current-creating resistor, a second current source transistor, two transistors and three resistors, the base of the first transistor is intended to be connected to a low-power emitter of a powerful transistor, and its collector the first resistor is connected to the collector of the second transistor

0 источника тока и к эмиттеру усилительного транзистора, а также через второй резистор к коллектору второго транзистора. База усилительного транзистора подсоединена к коллектору первого транзистора, база вто5 рого транзистора соединена с базой и коллектором стабилизирующего транзистора и с коллектором транзистора первого источника тока, эмиттеры первого и второго транзисторов подключены к общей шине, базы транзисторов обоих источников тока объединены и соединены с базой и коллектором токозадающего транзистора, коллектор которого через то коза дающий резистор соединен с общей шиной, эмиттеры транзистора второго источника тока и токозадающего транзистора предназначены дл  Подключени  к коллектору мощного транзистора, а эмиттер транзистора первого источника тока через третий резистор- к коллектору мощного транзистора, при этом другой вывод нагрузочного резистора подключен к общей шине.0 current source and to the emitter of the amplifying transistor, as well as through the second resistor to the collector of the second transistor. The base of the amplifier transistor is connected to the collector of the first transistor, the base of the second transistor is connected to the base and collector of the stabilizing transistor and to the collector of the transistor of the first current source, the emitters of the first and second transistors are connected to a common bus, the bases of the transistors of both current sources are combined and connected to the base and collector current-carrying transistor, the collector of which through the current goat resistor is connected to the common bus, the emitters of the transistor of the second current source and the current-setting trans The resistors are designed to connect a power transistor to the collector, and the emitter of the transistor of the first current source through the third resistor to the collector of the power transistor, while the other output of the load resistor is connected to the common bus.

На чертеже приведена принципиальна  схема токовой защиты мощного транзистора .The drawing shows a schematic diagram of the current protection of a powerful transistor.

Она содержит два транзистора 2 и 3 одной пол рности с коллекторными резисторами 4 и 5, транзистор 6 противоположной пол рности с резистором 7 нагрузки, первый источник тока на транзисторе 12 и резисторе 13 и второй источник тока на транзисторе 11 с общей дл  обоих источников тока токозадающей цепью на транзисторе 9 и резисторе 10, исполнительного транзистора 8.It contains two transistors 2 and 3 of the same polarity with collector resistors 4 and 5, an opposite polarity transistor 6 with a load resistor 7, the first current source at transistor 12 and resistor 13 and the second current source at transistor 11 with a common current source for both sources circuit on the transistor 9 and the resistor 10, the executive transistor 8.

Транзисторы 2, 3 с коллекторными резисторами 4, 5 составл ет дифференциальный усилитель, а транзистор 6 образует усилительный каскад того же усилител . К маломощному эмиттеру мощного транзистора 1 подключена база транзистора 2, к коллектору которого подсоединена база транзистора 6 и резистор 4. Другой конец резистора 4 соединен с резистором 5, коллектором транзистора 11 и эмиттером тран- зистора 6, к коллектору которого подсоединена база транзистора 8 и резистор 7. Коллектор транзистора 8 подключен к базе мощного транзистора. Эмиттеры транзисторов 8, 2, 3, 14, а также другой вывод резистора 7 подсоединены к эмиттеру мощного транзистора. Коллектор транзистора 3 подсоединен.через резистор 5 к коллектору транзистора 11, а база его к базе и коллектору транзистора 14, а также к коллектору транзистора 12. Базы транзисторов 11, 12 и 9 объединены и подсоединены к коллектору транзистора 9 и через резистор 10 подсоединены к эмиттеру мощного транзистора .Transistors 2, 3 with collector resistors 4, 5 constitute a differential amplifier, and transistor 6 forms an amplifier circuit of the same amplifier. The low-power emitter of the power transistor 1 is connected to the base of transistor 2, to the collector of which is connected the base of transistor 6 and resistor 4. The other end of resistor 4 is connected to resistor 5, collector of transistor 11 and emitter of transistor 6, to the collector of which is connected to base of transistor 8 and resistor 7. The collector of the transistor 8 is connected to the base of the power transistor. The emitters of transistors 8, 2, 3, 14, as well as another pin of the resistor 7 are connected to the emitter of the power transistor. The collector of transistor 3 is connected through a resistor 5 to the collector of transistor 11, and its base to the base and collector of transistor 14, as well as to the collector of transistor 12. The bases of transistors 11, 12 and 9 are combined and connected to the collector of transistor 9 and through a resistor 10 are connected to the emitter of a powerful transistor.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При нормальных услови х, когда протекающий ток через мощный транзистор не превышает заданной величины, через маломощный эмиттер мощного транзистора 1 из-за малого падени  напр жени  база- эмиттер мощного транзистора, ток отсутствует и транзистор 2 закрыт. Закрыт и транзистор 6, поскольку в данный моментUnder normal conditions, when the current flowing through the power transistor does not exceed a predetermined value, through the low-power emitter of the power transistor 1 due to a small voltage drop of the base-emitter of the power transistor, there is no current and the transistor 2 is closed. Closed and the transistor 6, because at the moment

на резисторе 4 нет падени  напр жени , поэтому закрыт и исполнительный транзистор 8, и на работу транзистора 1 не оказывает вли ни , а ток второго источника токаresistor 4 does not have a voltage drop, therefore, the executive transistor 8 is also closed, and the operation of transistor 1 is not affected, and the current of the second current source

(транзистор 11) протекает через коллекторный резистор 5 и открытый транзистор 3. Ток, проход щий через первый источник тока , состо щий из транзистора 12 и резистора 13, держит транзистор 3 в открытом(transistor 11) flows through the collector resistor 5 and the open transistor 3. The current passing through the first current source, consisting of the transistor 12 and the resistor 13, holds the transistor 3 in the open

состо нии. Величину тока через оба источника тока задает транзистор 9 и резистор 10. Резистор 13 служит дл  создани  смещени  на эмиттере транзистора 12 и уменьшени  тока через транзистор 12. Этоcondition. The magnitude of the current through both current sources is set by the transistor 9 and resistor 10. Resistor 13 serves to create an offset at the emitter of transistor 12 and reduce the current through transistor 12. This

необходимо, чтобы не перенасыщать транзистор 3. Перенасыщение транзистора 3 уменьшает быстродействие схемы. Транзистор 14 служит дл  стабилизации базовогоit is necessary not to oversaturate the transistor 3. The oversaturation of the transistor 3 reduces the speed of the circuit. The transistor 14 serves to stabilize the base

тока транзистора 3. Величина этого тока регулируетс  дл  источников тока общим резистором 10 и выбираетс  в зависимости от величины допустимого тока через мощный транзистор.the current of the transistor 3. The magnitude of this current is regulated for current sources by a common resistor 10 and is selected depending on the magnitude of the allowable current through the power transistor.

В случае, когда ток, проход щий через мощный транзистор, превышает допустимую величину, на первом эмиттере мощного транзистора перепад напр жени  растет и достигает величины отпирани  транзистораIn the case when the current passing through the power transistor exceeds the permissible value, on the first emitter of the power transistor the voltage drop increases and reaches the value unlocked by the transistor

2, база транзистора 6 через открытый транзистор 2 получает питание, и транзистор 6 также открываетс . Когда сопротивление открытого транзистора 6 и переход база- эмиттер транзистора 8 станет меньше сопротивлени  резистора 5 плюс сопротивлени  открытого транзистора 3, основной ток источника тока II пройдет по цепи открытый транзистор 6, переход база- эмиттер транзистора 8, и открывает его. Открытый транзистор 8 шунтирует базу мощного транзистора 1 на его эмиттер и прикрывает его, тем самым ограничива  пр мой ток через открытый мощный транзистор 1. Регулиру  ток базы через транзистор2, the base of the transistor 6 is energized through the open transistor 2, and the transistor 6 also opens. When the resistance of the open transistor 6 and the base-emitter junction of transistor 8 become less than the resistance of the open transistor 3, the main current of the current source II passes through the open transistor 6 circuit, opens the base-emitter junction of transistor 8. The open transistor 8 shunts the base of the high-power transistor 1 onto its emitter and covers it, thereby limiting the direct current through the open high-power transistor 1. Regulating the base current through the transistor

3, измен   величину резистора 13, можно точно задать допустимую величину тока через мощный транзистор независимо от параметров транзисторов управлени .3, by varying the value of the resistor 13, it is possible to accurately set the allowable amount of current through the power transistor regardless of the parameters of the control transistors.

Схема несложна, расположена на одном кристалле в кристалле в интегральном исполнении. Мощный транзистор выполнен составным с малым током базы, а поскольку исполнительный транзистор подключен кThe scheme is simple, located on a single crystal in a crystal in the integrated design. A powerful transistor is made of a composite with a small base current, and since the executive transistor is connected to

общей базе, то все транзисторы схемы маломощны и потребл ют незначительную часть энергии. Вс  предложенна  схема представл ет собой отдельный мощный транзистор, отличающийс , от обычных транзисторов наличием ограничител  тока при перегрузке его.common base, all the transistors of the circuit are thin and consume a small part of the energy. The entire proposed circuit is a separate power transistor, which differs from conventional transistors in the presence of a current limiter when it is overloaded.

Claims (1)

Формула изобретени  Устройство дл  токовой защиты мощного транзистора, содержащее исполнительный транзистор, предназначенный дл  включени  между базой мощного транзистора и общей шиной, усилительный транзистор , к коллектору которого подключены база исполнительного транзистора и один вывод нагрузочного резистора, стабилизирующий транзистор, эмиттер которого предназначен дл  соединени  с эмиттером мощного транзистора, источник тока на транзисторе, токозадающий транзистор и токозадающий резистор, отличающее- с   тем, что, с целью повышени  точности срабатывани  при уменьшении потерь мощности , введены второй источник тока на транзисторе, два транзистора и три резистора , причем база первого транзистора предназначена дл  подключени  к маломощному эмиттеру мощного транзистора, а его коллектор через первый резистор подключен к коллектору транзистора второгоClaim device A device for current protection of a power transistor containing an execution transistor for switching between a power transistor base and a common bus, an amplifying transistor, to the collector of which the base of the switching transistor and one output of a load resistor, a stabilizing transistor, the emitter of which is intended to connect to the emitter, are connected a power transistor, a current source at the transistor, a current-setting transistor and a current-setting resistor, which is different in that actuation improve the accuracy while reducing power losses introduced second current source transistor, two transistors and three resistors, the base of the first transistor is designed for connection to a low emitter of the power transistor, and its collector through a first resistor connected to the collector of the second transistor источника тока и к эмиттеру усилительного транзистора, а также через второй резистор - к коллектору второго транзистора, база усилительного транзистора подсоединена кcurrent source and to the emitter of the amplifying transistor, as well as through the second resistor - to the collector of the second transistor, the base of the amplifying transistor is connected to коллектору первого транзистора, база второго транзистора соединена с базой и коллектором стабилизирующего транзистора и с коллектором транзистора первого источника тока, эмиттеры первого и второго транзисторов подключены к общей шине, базы транзисторов обоих источников тока объединены и соединены с базой и коллектором токозадающего транзистора, коллектор которого через токозадающий резистор соединен с общей шиной, эмиттеры транзистора второго источника тока и токозадающего транзистора предназначены дл  подключени  к коллектору мощного транзистора , а эмиттер транзистора первого источника тока через третий резистор - к коллектору мощного транзистора, при этом другой вывод нагрузочного резистора подключен к общей шине.the collector of the first transistor, the base of the second transistor is connected to the base and collector of the stabilizing transistor and to the collector of the transistor of the first current source, the emitters of the first and second transistors are connected to a common bus, the bases of the transistors of both current sources are connected to the base and collector of the current-supply transistor, the collector of which the current-setting resistor is connected to the common bus; the emitters of the transistor of the second current source and the current-setting transistor are designed to be connected to the collector in the power transistor, and an emitter of the transistor of the first current source through a third resistor - to the collector of the power transistor, the other terminal of the load resistor connected to the common bus.