锁闭电流吸收器可响应窄的触发脉冲
锁闭电流吸收器可响应窄的触发脉冲
晶闸管或硅控整流器(scr)为把功率传给负载提供了一种方便的锁闭(latching)机制。然而,一旦晶闸管导通,它就不能控制电流,这时只能由外部元件来限制电流。
另一方面,图a电路允许用低电平脉冲触发向负载提供恒定电流;另一方面,它可以用作锁闭电流吸收器。图中tr1和tr3连接成“伪scr”配置。当输入端为低电平时,所有三极管通常关闭。施加一个幅度足够高的的脉冲vp,使三极管tr3导通。这也使tr1导通,并给tr3带来额外的基极电流。现在电路被锁定,当输入端返回低电平时,tr1、tr3仍然保持“开”状态。 然而,它不同于传统的scr,增加的三极管tr2,通过电流感应电阻r5和tr2的基极-发射极电压vve2来限制tr3的发射极电流。假设tr3的hfe(正向电流传输率)很大,则： ic3≌ie3=vve2/r5 如果tr1也有很大的hfe,那么实际上ic3全部流过led1。led有两个作用,除了指示电路被锁定外,它也给为tr1基极提供恒定参考电压。因此,不管电源电压(vs)有多大变化,r3两端电压只比led1正向电压(vf)小vbe ,并保持恒定。 因此,tr1组成scr结构的一部分,并充当恒流源。假如tr1有很大的hfe,则它的集电极电流近似为： ic1≌ie1=(vf-vbe1)/r3 应该选择适当的r3值来保证ic1满足tr3的基极电流要求,并补充由tr2、r1(或下面提到的r2)分流的电流。流过负载的总电流isink为： isink≌ie1+ic3=[(vf-vbe1)/r3]+(vve2/r5) 因为所有这些参数在给定温度下是一个常量,即使vs有相当大的变化,吸收电流仍保持不变。对原型电路(r3=2.2kω,r5=62ω,led1采用hlmp-1000(3毫米,红光)进行测试,当vs=5v时,吸收电流为10.01ma。当vs=35v时,电流增加到10.05ma,相当于vs增加600%而isink 仅增加0.4%。 只要输入端为0,就不需要r2。然而,如果输入端悬空,则必须用r2来减小tr3基极的噪声。r4给tr1基极提供相同功能,同时用来减小led1产生的光电压。否则,在亮光照射下,该光电压会锁闭电路。某些led在光照足够强时会产生很大的光电压。
对原型电路的测试中,led1采用hlmp-1503(3毫米,绿光)。试验证明：如果led处于强光照射下,则该电路可以作为一个锁定光探测器。但是在led两端并联一个100kω电阻(r4)效果就会完全消失。将led与光源隔离,结果自然也类似。 由于大部分吸收电流流经led1,电路的电流被限制在小于或大约为50ma。但如果使用其它电压参考来替代led,比如低电压齐纳二极管或者两个串联二极管则可以增大电流。这样,isink 仅仅受限于二极管和tr3的额定电流。 一旦电路锁定,可以通过重新上电或将tr3的基极短接到0v来复位电路。当led1使用hlmp-1000(此时vf≌1.6 v),电路本身(减去负载)的工作电压低至大约3v。 这允许充足的电源在负载上加大量的电压。电路上的最大电压主要取决于 tr1、tr3的额定vce(max)和输送大部分电流的tr3的额定功率。r1值很大程度上取决于触发脉冲幅度。对于几伏大小的脉冲,10kω足够了,当然大一点也可以接受。
该电路可以用来锁定一个恒定电流给led或者继电器线圈。它也可以充当不错的“瞬间脉冲捕获器”：原型电路能响应窄到100ns的低幅度脉冲(3v)。考虑到电路有能力在很窄的脉冲下锁定,有必要在输入端连接电容c1,以在一定程度上抑制噪声。 图b部分电路是a电路的改变,它用光耦器代替led。除了给tr1基极提供稳定的电压参考外,光耦器还提供隔离信号,指示电流吸收器的锁定。
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