153381. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés kapcsolóüzemű tranzisztoros erősítők túlterhelés és zárlat elleni védelmére

1533«! amelynél a végfokozat bázisa közvetlenül vagy közvetve előfokozat kollektorára van kötve, és amelynél a hibaérzékelő hálózat két-stabil-állapotú beavatkozó elemre csatlakozik. A találmány mármost abban van-, hogy a végfokozat és az előfokozat kollektorai közé ellentétes polaritással sorbaikaposolt diódákból és az egyes diódákkal párhuzamosan kapcsolt ellenállásokból álló hibaérzékelő hálózat van kapcsolva; e hálózat leágazása csatlakozik a két-stabil-állapotú beavat kozó elem egyik bemenetére; a beavatkozó egyik kimenőpontja az előfokozat bemenetére csatlakozó, logikai „VAGY" funkciót megvalósító kapuáramkör egyik bemenőpontjára csatlakozik. A találmány változata olyan kapcsolási elrendezés a fentiekben imár ismertetett védelemre, amelynél az előfokozat elé további előfokozat vain iktatva, és az előfokozait bázisa a további előfokozat kollektorára csatlakozik. Itt a logikai „VAGY" funkciót megvalósító kapuáraimkiör 'helyett a további előfokozat bemenetére osatlaíkQzó, logikai „Í5S" funkciót megvalósító kapuáraimkör van, amelynek kimenete a további előfokozat bemenetére csatlakozik. Két-stabil-állapotú beavatkozó elemmel működő kapcsolási elrendezéseket elterjedten használnak teljesítménytranzisztorok zárlatvédelmére azok gyorsasága és egyszerűsége miatt. A beavatkozó elém előtt azonban biztosan és kellő időben érzékelni kell a zárlat vagy túlterhelés bekövetkezésiét. íNem kapcsolóüzemű teljesítményfranzisztoroknál erre alkalmas módszerként kínálkozik a koUektor-emitter feszültség érzékelése, kapcsolóüzemű tranzisztor óknál azonban ez a módszer teljesen használhatatlan. A tdjesítrnénytranzisztar áramának érzékelése sönttel, nagyfrekvenciás áramváltóval vagy a Haö-batás kihasználásával lehetséges, Az utóbbi két megoldás bonyolult és drága. Sönt alkalmazása áteresztő tranzisztoros stabilizált tápegységeknél — folyamatos' és kapcsolóüzemben dolgozó teljesítménytranzisztoroknál egyaránt — szokásos. Egy ismert stabilizált táp* egység típusnál pl., amelynek kimenő feszültsége 0 és 15 V között folyamatosan alítható, maximális kimenőárama 15 A, és amely több párhuzamosan kapcsolt, folyamatos üzemben dolgozó áteresztő tranzisztorral működik, az alkalmazott sönt 30 m ohm-os. Ez a megengedett legnagyobb terhelőáramnál 0,45 V feszültségesést okoz, amit a feszültségstabilizáló kapcsolás könnyen ellensúlyoz. Ipari szabályozó és vezérlő berendezéseknél alkalmazott nagyteljesítményű; tranzisztoros kapcsol ©erősítőknél ez a megoldás mégis csak jelentős nehézségek árán lenne alkalmazható a következő okok miatt: Az említett szabályozható feszültségű stabilizált tápegység és a hozzá hasonlók általában laboratóriumi célokra készülnek, a környezeti hőfok ingadozása szempontjából mérsékelt követelmények kielégítésére. Ilyen készülékeknél 0.Co

-tól +35 C°-ig megengedett környezeti hőmérsékletváltozás mér jő adatnak számít: Ezzel' szemben az; ipari vezérlések és szabályozások céljára gyártott tranzisztoros logikai elemeket és teljesítményerősítőket légkondicionálás nélkül, nem egyszer szabad ég alatt, sokszor pedig meleg üzemekben vagy trópusokon alkalmazzák és ezért a környezeti hőmérséklet 5 megengedett határai igen gyakran: —00 C° és +50—55 C°. Ismeretes azonban, hogy a 'tranzisztorparaméterek a hőmérséklettel nagyon erősen változnak, ezért tehát nem egyszerű dolog olyan két-stabil-áUapotú beavatkozó elemet 10 készíteni, amely a példaként ismertetett stabilizált 'tápegységben említett 0,45 V feszültségesés hatására még biztosan nem billen át, de pl. 0,55—0,6 V hatására már biztosan átbillen. Ennek a feladatnak a megoldására bonyolult, 15' hőfökkompenzáci'óval ellátott áramkörök szükségesek. Kapcsólóüzemben dolgozó nagyteljesítményű erősítőknél külön bonyolítja a dolgot, hogy a végtranzisztoirt többnyire legalább egy áraimerősítő kaszkád tranzisztorral együtt alkal-20 mázzák, továbbá hogy az előfofcozatok pozitív és negatív tápfeszültsége egy adott rendszerien bélül szabványos érték, pl. gyakran ±12 V. Ha - csak egy áraimerősítő kaszkád fokozatot tételezünk fel és végtranzisztorként egy 15 A maxi-25 malis kollektoiráramú típust, akkor annak a telítéshez szükséges nyitó bázist-emitter feszülte sége —1 V, az áramerősítő kaszkád tranzisztornál ugyanez —0,5 V körüli érték germánium tranzisztoroknál, az áramerősítő kaszkád tran-S0 zdsztor bázispontján tehát nyitáskor a végtranzisztor emitterpontjiához képest —1,5 V feszültséget kell előállítani. Záráskor a nagy teljesítménytranzisztorokra általában +1 V, a kaszkádként használt típusokra sokszor ugyancsak 15 +1 V feszültséget írnak elő töhát a kaszkád tranzisztor bázispontján záráskor ugyanahhoz az emitterponthoz képest +2 V feszültséget kell létrehozni. A nyitás és zárás között tehát a kaszkád tranzisztor bázisán 3,5- V feszültség-40 változást kell megvalósítani, ami a ± 12 V tápfeszültséget és annak megengedett, általában ±15%-os ingadozását is figyelembe véve a kaszkád tranzisztor bemenő bázisosztójánál nagyon kellemetlen paramétereket eredményez és 45 a bázisosztó, valamint az előtte levő fázisfordító fokozat teljesítményszintjét nagymértékben megnöveli. Minthogy pedig a kimenőáramot érzékelő söntöt potencdáldkokból a végtranzisztornak csak az lemitterkörébe lehet kapcsolni, 50 az ezen létrejövő feszültségesés hozzáadódik a kaszkád tranzisztor bázispontján létesítendő feszültségugrás értékéhez, és a 'bemenő bázisosztó, valamint az előtte levő előfokozat teljesítményszintjéfr még fokozottabban megnöveli. 55 Utalnunk kell az- emitterkörbe beiktatott , söntnek még egy kellemetlen tulajdonságára. Ka valamilyen okból, pl. a nem tökéletes hőmérsiékletkoimpenzáciő miatt a két,stabil áHaipotú beavatkozó elem megszólalási feszültsége 60 megnő, akkor a végtranzisztor emitterének negatív feszültsége növekszik, és ezzel a végtranzisztor bázisáram-a csökken: Ennek az a következménye, hogy- a végtranzisztoron az elégtelen bázisáram miatt a kollektor-emitter feszültség 65 megnövekszik, és a végtranzisztor — veszteség-2