5.7.2. Электронное реле времени пригодное для интегрального исполнения

Устройство, принципиальная схема которого приведена на рисунке 5.15, выполнено на ПТ с p-n-переходом, работающем в режиме управляемого сопротивления с прямыми токами затвора. Тео­рия работы ПТ в таком режиме изложена в пункте 5.4. Рассматривае­мое устройство может найти применение в малогабаритных и экономич­ных переключающих схемах, удлинителях импульсов, устройствах дис­танционного управления и контроля, приемниках селективного вызова и многих других случаях.

Технические данные разработанного устройства:

- выдержка времени 30 сек;

- мощность необходимая для управления ПТ < 0,1 мВт;

- сопротивление в состоянии включено 250 Ом;

- сопротивление в состоянии выключено 2,5·10⁷ Ом.

В качестве прототипа разработанного устройства, было выбрано реле времени, также использующее ПТ. Упомянутое устройство описано в работе [25]. Оно содержит 2 транзистора, накопительный конденса­тор емкостью 4 мкФ, 7 транзисторов, диод и механический переключа­тель, источник питания напряжением 30В и обеспечивает выдержку времени 27,5 сек. Наиболее существенные недостатки этого устройства: сложность схемы; значительная потребляемая мощность и невозмож­ность интегрального исполнения.

Устранить перечисленные недостатки удается в устройстве, собранном по схеме рисунка 5.15. Оно не содержит источника постоян­ного напряжения, потребляет крайне малую мощность, содержит дета­ли малого габарита и веса.

Разработанное устройство обеспечивает выдержку времени 30 секунд при емкости накопительного конденсатора С = 10^-10 Ф.

Схема, изображенная на рисунке 5.15 реализует способ, предложен­ный в п.5.6. Длительность нахождения ПТ в запертом состоянии за­висит от постоянной времени цепи разряда. Емкость С разряжается через очень большое сопротивление запертого p-n-перехода кремниево­го ПТ (10¹⁰ – 10¹³ Ом для современных ПТ). По окончании разряда емкости С устройство возвращается в исходное состояние, при котором сопротивление канала минимально. В зависимости от типа исполь­зуемых ПТ минимальное сопротивление канала может принимать значе­ния от единиц Ом (например, в случае ПТ типа КП903) до сотен Ом (для КП103, КП303). Максимальное сопротивление канала ПТ обычно превышает 10⁷ Ом.

Рис. 5.15. Схема реле времени, пригодного для интегрального исполнения

В рассматриваемом устройстве предусмотрена возможность увели­чения выдержки времени путем подключения параллельно конденсато­ру С внешней емкости.

Для повышения стабильности выдержки времени предусмотрена возможность подключения между затвором и истоком внешнего резистора R₂ номиналом на один-два порядка меньшим, чем входное сопротивле­ние запертого транзистора.

В устройстве вместо транзистора КП303Г могут быть использо­ваны ПТ с p-n-переходом любо другого типа как с n, так и p-каналами.

Расчет времени нахождения ПТ в запертом состоянии можно ввести, используя соотношения, приведенные в таблице 5.1.

Использование ПТ в комбинированном режиме позволило получить простую схему электронного реле времени, обеспечивающую большие выдержки времени при малых номиналах накопительной емкости.

Разработанное устройство отличается крайне малой потребляемой мощностью и, при малых выдержках времени (t < 1 мин), допускает интегральное исполнение.