202688. lajstromszámú szabadalom • Teljesítményerősítő kapcsolási elrendezés
1 HU 202688 B 2 A találmány tárgya teljesítményerősítő kapcsolási elrendezés, amely előnyösen alkalmazható elektronikus reléáramkörökben, többek között vészjelző berendezések indításának vezérlésére. Már ismeretesek tranzisztoros teljesítményerősítő áramkörök kaszkádba kapcsolt bipoláris tranzisztorokkal, amely tranzisztorok kollektora és emittere egy maximális potenciálú vezeték és egy minimális potenciálú vezeték közé van bekötve. Ezek az áramkörök azonban nagyszámú tranzisztor felhasználását teszik szükségessé, amikor jóval nagyobb potenciálkülönbséget akarunk fenntartani, mint amilyen maximális potenciálkülönbség az egyes tranzisztorok kollektora és emittere között megengedhető, például ennek a megengedhető potenciálkülönbségnek kétszeresével közelítőleg egyenlő potenciálkülönbséget. Az 1 540 797 sz. FR szabadalmi leírásban olyan analóg működésű, emitterkövető tranzisztoros erősítőt ismertetnek, amelynek kollektorkörébe egy túlterhelés elleni védelmet biztosító további tranzisztor van beiktatva. A további tranzisztor a terhelőkörben bekövetkező rövidzár esetén korlátozza az átfolyó áramot. Ez a megoldás nem biztosít védelmet az esetleges túlfeszültség ellen. A találmány olyan teljesítményerősítő kapcsolási elrendezésre vonatkozik, amely korlátozott számú alkatrésszel olyan feszültségkülönbséget képes fenntartani, mely meghaladja az egyes alkatrészekre megengedett maximális feszültséget. A találmány tehát teljesítményerősítő kapcsolási elrendezés, amelyben egy első potenciálú vezeték és egy második potenciálú vezeték közé legalább egy áramerősítő áramkör és ezzel sorbakapcsolt védőáramkor van beiktatva, és az jellemzi, hogy az egymással sorbakapcsolt áramerősítő áramkörrel és túlfeszültség elleni védőáramkörrel párhuzamosan kapcsolt, a védőáramkört indító és feszültségosztó áramköre van, amely indító és feszültségosztó áramkör egyrészt az áramerősítő áramkör kimenő kapcsaira, másrészt a védőáramkor vezérlőbemenetére van csatlakoztatva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezésben az indító és feszültségosztó áramkör a védőáramkor vezérlő bemenetére gyakorolt hatással semlegesíti a védőáramkört, amikor a feszültség az áramerősítő áramkör kimenő kapcsain kisebb egy küszöbértéknél, azonban aktiválja a védőáramkört, amikor ez a feszültség eléri a küszöbértéket, ezzel az áramerősítő áramkör kimenő kapcsain potenciál vezetéke között fennálló feszültséghez viszonyítva közelítőleg állandő arányú feszültséget tart fenn. Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy megnövelt feszültségkülönbség legyen a potenciál vezetékek között, minthogy az áramerősítő áramkör és a védőáramkor kapcsainak feszültségei összeadódnak, ugyanakkor eme áramkörök túlfeszültség elleni védelme is biztosítva van. A találmány egy előnyös kialakításában az áramerősítő áramkör egy bázisvezérelt bipoláris tranzisztor, a védőáramkör pedig egy térvezérlésű tranzisztor, melynek kapuelektródája képezi az említett vezérlőbemenetet, és az indító és feszültségosztó áramkör tartalmaz egy feszültségérzékelő elemet, például egy Zaner-diódát, melynek egyik kapcsa az áramerősítő áramkör és a védőáramkor közös pontjára, másik kapcsa pedig egyrészt a védőáramkor vezérlőbemenetére, másrészt ellenálláson keresztül az áramerősítő áramkörnek a második potenciálú vezetékhez csatlakoztatott kapcsára van csatlakoztatva. A feszültségérzékelő elem előnyösen egy ellenállásláncba van beiktatva, mely alkalmas arra, hogy amikor a védőáramkor aktivált, az áramerősítő áramkör és a védőáramkor kapcsai között a feszültséget olyan arányban tartsa fenn, hogy a feszültségek közel legyenek a megengedhető maximális feszültségekhez; a találmány így lehetővé teszi, hogy megbízható módon olyan összfeszültséget érjünk el, mely alig kisebb az eme áramkörökre megengedett maximális feszültségek összegénél. A találmány lehetővé teszi az áram bekapcsolását nagy feszültség mellett, és ugyanakkor kihasználja a viszonylag kisebb maximális feszültségű tranzisztorok nagy értékű kisjelű áramerősítését, ami jóval nagyobb, mint a nagyobb maximális feszültségű tranzisztorok áramerősítése. A találmány egy további előnyös kiviteli alakjában az áramerősítő áramkör bemenete elé egy galvanikus leválasztást biztosító áramkör, előnyösen optoelektronikus csatolókor van beiktatva. Az ilyen módon kialakított elektronikus reléáramkör előnyösen csak akkor szolgáltat kimenő teljesítményt, azaz csak akkor kapcsolja be a kimenő áramot, ha a csatolókor bemenetén határozott jel van. Ennek érdekében adott esetben a csatolókor és az áramerősítő áramkör bemenete közé egy inverterfokozatot kell beiktatni. Az ilyen reléáramkör ún. pozitívbiztonságú, ugyanis a kimenő áram a reléáramkör bemenő körének meghibásodása esetén is kikapcsolódik. A találmány egy váltakozó feszültséghez alkalmas kiviteli alakjának két áramerősítő áramköre és mindegyikhez egy-egy sorbakapcsolt védőáramköre, valamint ezekkel párhuzamosan kapcsolt két indító és feszültségosztó áramköre van, amely áramkörök egymással ellentétes polaritással vannak a kapcsolási elrendezés kimeneti kapcsihoz (SI, S2) csatlakoztatva. Ilymódon a potenciálvezetékeken lévő váltakozó feszültség egyik félperiódusában az egyik teljesítmény áramkör, a másik félperiódusban a másik teljesítmény áramkör bekapcsolja az áramot, a kapott bemeneti vezérlésnek megfelelően. A bemeneti vezérlés előnyösen úgy van megoldva, hogy a kapcsolási elrendezésnek két, egymáshoz képest komplementer kimenettel ellátott logikai áramköre van, az egyik áramerősítő áramkör bemenete a logikai áramkör egyik kimenetéhez, a másik áramerősítő áramkör bemenete pedig egy háromállású kapcsolóhoz van csatlakoztatva, amely kapcsoló első kapcsa a földre, második kapcsa a logikai áramkör másik kimenetéhez, a harmadik kapcsa pedig a logikai áramkör említett egyik kiemenetéhez van csatlakoztatva. A találmányt a továbbiakban a rajzokon szemléltetett példaképpeni kiviteli alakok alapján ismertetjük, amely rajzokon az 1. ábra egy találmány szerint kialakított reléáramkör vázlatos kapcsolási rajza, a 2. ábra pedig egy olyan reléáramkör tömbvázlata, amely két találmány szerinti teljesítményerősítőt tartalmaz. Az 1. ábra a találmány alkalmazásának példájaként egy elektronikus 1 reléáramkört mutat, két bemeneti kapoccsal, ezek egyike a C bemeneti kapocs, másika pedig földelve van, valamint két SÍ és S2 kimeneti kapoccsal. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
