ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЛЕР НАГРУЗКИ Российский патент 2005 года по МПК H02M3/08 

Твердотельный контроллер нагрузки относится к электронной коммутационной технике и может быть использован для коммутации силовых энергетических сетей постоянного тока.

Известен твердотельный контроллер нагрузки, содержащий узел гальванической развязки, преобразователь напряжения DC/DC, узел управления и защиты и коммутатор (SPECIFICATIONS ARE SUBJECT TO CHANGE WITHOUT NOTICE, ф. TELEDYNE RELAYS, 2000, page 122).

Недостатками такого контроллера являются ограниченные функциональные возможности и низкая надежность.

Известен твердотельный контроллер, содержащий буфер, узел гальванической развязки, узел управления и защиты, узел преобразования напряжения, вход которого подключен к источнику питания, а выход соединен со вторым входом узла управления и защиты, коммутатор, вход и второй выход которого соединены соответственно с первым выходом и третьим входом узла управления и защиты, а первый выход является выходом устройства, второй и третий выходы и первый вход узла управления и защиты соединены соответственно с четвертым и третьим входом и первым выходом узла гальванической развязки, второй и третий выходы и первый вход узла гальванической развязки соединены соответственно с вторым и третьим входами и первым выходом буфера, второй и третий выходы которого являются выходами состояния устройства, а первый вход - входом управления устройства (ENGINEERING DATA SHEET, ф. LEACH INTERNATIONAL, North America, Volume V - Solid State Power Controller, page 20, date of issue: 10/98).

Известный контроллер наиболее близок по сущности к заявляемому изобретению и выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Недостатком известного контроллера являются ограниченные функциональные возможности и область применения, обусловленные невозможностью контроля текущего состояния тока нагрузки.

Задачей заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей и области применения устройства за счет обеспечения оперативного контроля текущего состояния тока нагрузки.

Для решения поставленной задачи в твердотельный контроллер нагрузки, содержащий буфер, узел гальванической развязки, узел управления и защиты, узел преобразования напряжения, вход которого подключен к источнику питания, а выход соединен со вторым входом узла управления и защиты, коммутатор, вход которого соединен с первым выходом узла управления и защиты, а первый выход является выходом устройства, второй выход и первый вход узла управления и защиты соединены соответственно с четвертым входом и первым выходом узла гальванической развязки, второй и третий выходы и первый вход узла гальванической развязки соединены соответственно с вторым и третьим входами и первым выходом буфера, второй и третий выходы которого являются выходами состояния устройства, а первый вход - входом управления устройства, введен узел идентификации нагрузки, причем вход узла идентификации нагрузки соединен с вторым выходом коммутатора, первый и второй выходы узла идентификации нагрузки соединены с третьими входами соответственно узла гальванической развязки и узла управления и защиты.

Узел идентификации нагрузки содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), причем вход АЦП является входом, а выход - вторым выходом узла, и сдвиговый регистр, вход которого соединен с выходом АЦП, а выход является первым выходом узла.

На чертеже представлена структурная схема твердотельного контроллера нагрузки.

Твердотельный контроллер нагрузки состоит из буфера 1, выполненного на базе элементов стабилизации (например, стабилитроны) и микросхем согласования уровней, узла 2 гальванической развязки, выполненного на базе оптронов, трансформаторов и т.д., узла 3 управления и защиты, который может быть реализован как на базе микросхем малого уровня интеграции, так и БИС базового матричного кристалла, узла 4 преобразования напряжения, состоящего из последовательно включенных генератора импульсов (на базе микросхем), повышающего трансформатора и выпрямителя (на базе диодов и стабилитронов), коммутатора 5, выполненного на основе силовых транзисторов, узла 6 идентификации нагрузки, который может быть построен на основе микросхем или на базовом матричном кристалле.

Твердотельный контроллер нагрузки работает следующим образом.

В узел 3 управления и защиты через буфер 1 и узел 2 гальванической развязки подается сигнал управления. При наличии сигнала управления, этот узел выдает отпирающий сигнал в коммутатор 5, что приводит к появлению выходного сигнала. Коммутатор 5 выдает в узел 6 идентификации нагрузки аналоговый сигнал, напряжение которого пропорционально величине тока нагрузки. Узел 6 идентификации нагрузки преобразует этот сигнал в цифровой код, который в последовательном виде выдается через узел 2 гальванической развязки и буфер 1 (сигнал состояния 1), что позволяет вести оперативный контроль величины тока в нагрузке. Кроме того, цифровой код из узла 6 идентификации нагрузки выдается в узел 3 управления и защиты, где он сравнивается с базовыми кодами, определяющими порог срабатывания защиты по перегрузке или короткому замыканию (к.з). При превышении током нагрузки допустимых значений, а также при перегреве силового транзистора, сразу или с заданной временной задержкой снимается отпирающий сигнал в коммутатор 5, а через узел 2 гальванической развязки и буфер 1 выдается сигнал состояния 2, сигнализирующий об аварийной ситуации.

Таким образом, введение в устройство узла идентификации нагрузки с соответствующими связями позволило обеспечить оперативный контроль текущего состояния тока нагрузки, что расширило функциональные возможности и область применения устройства.

Твердотельный контроллер нагрузки относится к электронной коммутационной технике и может быть использован для коммутации силовых энергетических сетей постоянного тока. Технический результат достигается за счет того, что контроллер обеспечивает оперативный контроль текущего состояния тока нагрузки, что расширяет его функциональные возможности и область применения, состоит из буфера 1, узла 2 гальванической развязки, узла 3 управления и защиты, узла 4 преобразования напряжения, коммутатора 5, узла 6 идентификации нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Твердотельный контроллер нагрузки, содержащий буфер, узел гальванической развязки, узел управления и защиты, узел преобразования напряжения, вход которого подключен к источнику питания, а выход соединен со вторым входом узла управления и защиты, коммутатор, вход которого соединен с первым выходом узла управления и защиты, а первый выход является выходом устройства, второй выход и первый вход узла управления и защиты соединены соответственно с четвертым входом и первым выходом узла гальванической развязки, второй и третий выходы и первый вход узла гальванической развязки соединены соответственно со вторым и третьим входами и первым выходом буфера, второй и третий выходы которого являются выходами состояния устройства, а первый вход - входом управления устройства, отличающийся тем, что введен узел идентификации нагрузки, причем вход узла идентификации нагрузки соединен со вторым выходом коммутатора, первый и второй выходы узла идентификации нагрузки соединены с третьими входами соответственно узла гальванической развязки и узла управления и защиты, коммутатор выдает в узел идентификации нагрузки аналоговый сигнал, напряжение которого пропорционально величине тока нагрузки, узел идентификации нагрузки преобразует указанный сигнал в цифровой код, который в последовательном виде выдается через узел гальванической развязки и буфер.2. Твердотельный контроллер нагрузки по п.1, отличающийся тем, что узел идентификации нагрузки содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), причем вход АЦП является входом, а выход - вторым выходом узла идентификации нагрузки, и сдвиговый регистр, вход которого соединен с выходом АЦП, а выход является первым выходом узла идентификации нагрузки.