СХЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ НА БАЗЕ ОПТРОНА Российский патент 2013 года по МПК G01R19/155 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройствам по обнаружению напряжения и, в частности, к схеме обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, которая обеспечивает обнаружение напряжения.

Уровень техники

Существует обширный ряд источников питания для энергоснабжения электронных устройств. Например, в США и Японии стандартное напряжение переменного тока составляет 110 вольт, тогда как стандарт напряжения переменного тока в Европе, Австралии и в других странах - 240 вольт. При подключении электронного устройства к источнику питания или к любой электрической цепи может оказаться полезным подтверждение наличия там требуемого напряжения для такого электронного устройства.

В настоящее время для определения наличия напряжения от источника питания используются доступные схемы обнаружения низкого уровня напряжения. Оптрон представляет собой электрический компонент, который обычно используется в схеме обнаружения низкого уровня напряжения для передачи сигнала по оптоволокну между входной и выходной схемами, такими как схемы низкого и высокого напряжения. Оптрон, используя электромагнитное поле, помогает изолировать схемы друг от друга и от потенциально разрушительных бросков напряжения. В отличие от трансформатора напряжения оптрон устраняет появление паразитных контуров с замыканиями на землю и чрезмерного шума или электромагнитных помех (ЭМП) и обеспечивает защиту в условиях значительного перенапряжения. Как правило, для определения наличия напряжения в состав схемы его обнаружения входит оптрон, а также измерительный резистор, подсоединенный последовательно к этому оптрону. В некоторых прикладных ситуациях использование измерительного резистора может оказаться нежелательным, потому что он должен регулировать чрезмерное рассеяние мощности, которое приводит к появлению импульсов шума, вызванного высоким импедансом. К сожалению, измерительный резистор стоит дорого и обычно рассеивает значительное количество тепла.

Раскрытие изобретения

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, применяемая для выявления входного напряжения, подаваемого от источника напряжения, в диапазоне от 9 вольт постоянного тока до 240 вольт переменного тока, состоит из оптрона, диода, подсоединенного к источнику напряжения, и первого транзистора. Оптрон сконфигурирован для обнаружения присутствия источника напряжения, а ток, текущий в прямом направлении от диода, подает напряжение смещения на светоизлучающий диод (СИД) оптрона, и вследствие этого любая мощность, рассеиваемая на первом транзисторе в ответ на подачу входного напряжения, сохраняется на допустимом уровне или ниже последнего.

Дополнительно в схему обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона может быть включен такой преобразователь как преобразователь постоянного напряжения (DC-DC преобразователь). Преобразователь постоянного напряжения может дополнительно быть выгодным по снижению уровня перекрестных наводок и рассеяния мощности.

Дополнительно в схему обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона может быть включен второй транзистор и делитель напряжения. В рабочем режиме делитель напряжения может образовывать связь с первым и вторым транзисторами, и сконфигурирован под разделение входного напряжения на концах первого и второго транзисторов. Делитель напряжения дополнительно может быть выгодным по снижению уровня мощности, рассеянной на первом и втором транзисторах.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, которая применяется для выявления входного напряжения, подаваемого от источника напряжения, в диапазоне от 9 вольт постоянного тока до 240 вольт переменного тока, состоит из диода, первого и второго транзисторов, двух стабилитронов и оптрона, образующего связь с первым и вторым транзисторами. Стабилитроны могут ограничивать входное напряжение, подаваемое на первый и второй транзисторы, обеспечивая тем самым общее снижение рассеяния мощности и перекрестных наводок в системе.

В соответствии с другим аспектом изобретения схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, которая применяется для выявления входного напряжения, подаваемого от источника напряжения, в диапазоне от 9 вольт постоянного тока до 240 вольт переменного тока, состоит из выпрямителя, подсоединенного к источнику напряжения, оптрона, первого и второго транзисторов, делителя напряжения, образующего связь с первым и вторым транзисторами, и преобразователя, подсоединенного ко второму транзистору и оптрону. Делитель напряжения сконфигурирован для разделения напряжения на концах первого и второго транзисторов. Такой преобразователь как преобразователь постоянного напряжения сконфигурирован для поддержания тока на выходе выпрямителя. Когда выходной ток выпрямителя подает напряжение прямого смещения на светоизлучающий диод (СИД) в составе оптрона, первый и второй транзисторы конфигурируются для снижения мощности, рассеиваемой в схеме таким образом, чтобы рассеяние мощности на первом и втором транзисторах отличалось от величины мощности, рассеянной в схеме.

Краткое описание чертежей

Для более полного понимания раскрытия сущности настоящего изобретения следует сделать ссылку на следующее подробное описание и сопроводительные чертежи, где:

Фиг.1 - это вид в перспективе устройства обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, которое можно применять для подсоединения любого одного из множества электронных устройств к источнику напряжения;

Фиг.2 - это схематическое представление устройства обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, скомпонованного в соответствии с описанием настоящего изобретения;

Фиг.3 - это схематическое представление другого варианта осуществления изобретения в виде устройства обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, скомпонованного в соответствии с описанием настоящего изобретения;

Фиг.4 - это схематическое представление другого варианта осуществления изобретения в виде устройства обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, скомпонованного в соответствии с описанием настоящего изобретения;

Фиг.5 - это схематическое представление другого варианта осуществления изобретения в виде устройства обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, скомпонованного в соответствии с описанием настоящего изобретения; и

Фиг.6 - это схематическое представление другого варианта осуществления изобретения в виде устройства обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, скомпонованного в соответствии с описанием настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

На Фиг.1 схематически изображена показательная схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона 10, скомпонованная в соответствии с описанием настоящего изобретения. Схему 10 можно использовать для подсоединения любого одного из множества электронных устройств к источнику напряжения 12. Схема 10 может быть автономной схемой, которая подсоединяет практически любой тип электронного устройства к розеточной части 12а источника напряжения 12. В качестве альтернативного варианта схема 10 может быть встроенной схемой, расположенной внутри электронного устройства, которое напрямую подсоединяется к розеточной части 12а. Показательными электронными устройствами являются фен для волос 14, электробритва 16, вакуумный пылесос 18 или другие бытовые электронные устройства.

На Фиг.2 схематически изображена показательная схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона 100, скомпонованная в соответствии с описанием настоящего изобретения. В состав схемы 100 входит оптрон D1, которым предпочтительно должен быть оптрон, реализуемый компанией Avago Technologies Limited под каталожным номером HCPL-2360. Обычно оптрон D1 состоит из светоизлучающего диода СИД и фототранзистора QI. При использовании предпочтительного оптрона последний может обнаруживать ток в диапазоне от примерно 1,2 мА до приблизительно 50 мА. Для обнаружения тока в другом диапазоне можно выбрать другие типоразмеры. В свою очередь ток приводит к свечению СИД. Дополнительно схема 100 состоит из диода D2, резистора RI и транзистора X1. Транзистор X1 может быть полевым транзистором (ПТ) с каналом N-типа, работающим в режиме обеднения, которым предпочтительно должен быть транзистор, реализуемый компанией Infineon Technologies AG под каталожным номером BSS139. Транзистор X1 имеет вывод истока 112, вывод стока 114 и вывод затвора 116. Диод D2, который может быть устанавливаемым на поверхности стандартным, мощным, восстановительным и выпрямительным диодом, подсоединяется к выводу стока 114 транзистора X1. Диодом D2 предпочтительно должен быть диод, реализуемый компанией Semiconductor Components Industries, LLC, под каталожным номером MRA4007T3. Вывод затвора 116 транзистора X1 и один конец резистора RI подсоединяются к одному концу оптрона D1. Другой конец оптрона D1 подсоединен к земле. Вывод истока 112 транзистора X1 подсоединяется к другому концу резистора RI. Сопротивление резистора RI предпочтительно составляет 768 Ом, хотя рассматривается применение резисторов с другими значениями сопротивления. Входное напряжение V_in подается на диод D2.

Теперь опишем работу схемы 100. Схема 100 используется для работы в широком диапазоне входных напряжений в диапазоне от 9 вольт постоянного тока и до 240 вольт переменного тока в соответствии с описанием настоящего изобретения. Например, когда входной уровень напряжения со среднеквадратичным значением приблизительно 250 вольт переменного тока (примерно 350 вольт максимального значения напряжения переменного тока) подается на схему 100, ток начинает течь через диод D2, транзистор X1, резистор RI и оптрон D1. В результате ток, который протекает через оптрон D1, изменяется в диапазоне от приблизительно 1,3 мА до примерно 2,7 мА, приводя посредством этого к свечению СИД в составе оптрона D1. Напряжение Vgs на концах транзистора X1 изменяется в диапазоне от приблизительно - 1 вольта до примерно -2,1 вольт. Поэтому рассеяние мощности в транзисторе X1 составляет приблизительно 338 мВт, что в самой малой степени отличается от номинальной мощности (360 мВт) транзистора X1.

Для дальнейшего снижения рассеяния мощности транзистор X1 должен быть мощнее показательного и рассмотренного ранее транзистора BSS139. Например, транзистором X1 может быть транзистор, продаваемый компанией Infineon Technologies AG под каталожным номером BSS126, мощность которого составляет приблизительно 500 мВт, а более высокое напряжение V_gs - примерно 600 вольт. Можно также использовать более мощный резистор. Значение сопротивления показательного более мощного резистора может составлять приблизительно 1,23 кОм. Когда используется более мощный резистор и транзистор, а среднеквадратичный уровень входного напряжения, равный 250 вольт переменного тока (примерно 350 вольт максимального значения напряжения переменного тока), подается на схему 100, ток начинает течь через диод D2, транзистор, резистор и оптрон D1. В результате ток, который протекает через оптрон D1, изменяется в диапазоне от 1,3 мА до приблизительно 2,2 мА, а напряжение V_gs на транзисторе - в диапазоне от примерно -1,6 вольт до приблизительно -2,7 вольт. Поэтому рассеяние мощности в транзисторе составляет приблизительно 275 мВт, что равняется половине от номинальной мощности транзистора (500 мВт). И вновь применение транзистора высокой мощности, рассчитанного на высокое напряжение, может принести дополнительную выгоду по снижению мощности, рассеиваемой в транзисторе X1.

На Фиг.3 схематически изображена схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона 200, скомпонованная в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. В состав схемы 200 входит оптрон D1, которым предпочтительно должен быть оптрон, реализуемый компанией Avago Technologies Limited под каталожным номером HCPL-2360. Обычно оптрон D1 состоит из светоизлучающего диода СИД и фототранзистора QI. При использовании предпочтительного оптрона последний может обнаруживать ток в диапазоне от приблизительно 1,2 мА до примерно 50 мА, и вновь ток приводит к свечению СИД. Дополнительно схема 200 состоит из диода D2, резистора RI, транзистора X1 и преобразователя постоянного напряжения 218. Транзистор X1 может быть полевым транзистором (ПТ) с каналом N-типа, работающим в режиме обеднения, которым предпочтительно должен быть рассмотренный ранее транзистор, реализуемый компанией Infineon Technologies AG под каталожным номером BSS139. Транзистор X1 имеет вывод истока 212, вывод стока 214 и вывод затвора 216. Диод D2, который может быть устанавливаемым на поверхности стандартным, мощным, восстановительным и выпрямительным диодом, подсоединяется к выводу стока 214 транзистора X1. Диодом D2 предпочтительно должен быть диод, реализуемый компанией Semiconductor Components Industries, LLC под каталожным номером MRA4007T3. Вывод затвора 216 транзистора X1 подсоединяется к одному концу резистора RI и к первому концу 218а преобразователя постоянного напряжения 218. Второй конец 218b преобразователя постоянного напряжения 218 подсоединяется к выводу истока 212 транзистора X1, а третий конец 218 с преобразователя постоянного напряжения 218 подсоединяется к другому концу резистора RI и к одному концу оптрона D1. Другой конец оптрона D1 подсоединен к земле. В этом случае резистор RI предпочтительно должен быть намного мощнее резистора, представленного на Фиг.1. Предпочтительно, чтобы сопротивление резистора RI составляло 3,8 кОм, хотя рассматривается применение резисторов с другими значениями сопротивления. Предпочтительно, чтобы номинальное напряжение преобразователя постоянного напряжения 218 составляло 5 вольт, хотя рассматриваются и другие значения напряжения. Входное напряжение V_in подается на диод D2.

Теперь опишем работу схемы 200. Схема 200 используется для работы в широком диапазоне входных напряжений в диапазоне от 9 вольт постоянного тока и до 240 вольт переменного тока в соответствии с описанием настоящего изобретения. Например, когда входной уровень напряжения со среднеквадратичным значением приблизительно 250 вольт переменного тока (примерно 350 вольт максимального значения напряжения переменного тока) подается на схему 200, ток начинает течь через диод D2, транзистор X1, резистор RI, преобразователь постоянного напряжения 218 и оптрон D1. В результате преобразователь постоянного напряжения 218 поддерживает значение тока, который протекает через оптрон D1, на уровне приблизительно 1,3 мА. Преобразователь постоянного напряжения также сохраняет рассеяние мощности в транзисторе X1 на уровне, который составляет приблизительно 163 мВт, что ниже номинальной мощности (360 мВт) транзистора. Применение преобразователя постоянного напряжения 218 может быть выгодным в виде поддержания протекания тока через схему 100, что соответственно обеспечивает общее понижение уровня перекрестных наводок в системе и рассеяние мощности.

На Фиг.4 схематически изображена схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона 300, скомпонованная в соответствии с описанием еще одного варианта осуществления настоящего изобретения. В состав схемы 200 входит оптрон D1, которым предпочтительно должен быть обсуждавшийся выше оптрон, реализуемый компанией Avago Technologies Limited под каталожным номером HCPL-2360. Оптрон D1 состоит из светоизлучающего диода СИД и фототранзистора QI. И вновь при использовании предпочтительного оптрона последний может обнаруживать ток в диапазоне от примерно 1,2 мА до приблизительно 50 мА. Дополнительно в состав схемы 300 входит диод D2, первый стабилитрон Z1, второй стабилитрон Z2, первый резистор RI, второй резистор R2, первый транзистор X1 и второй транзистор X2. Соединенные последовательно первый транзистор X1 и второй транзистор X2 предпочтительно должны быть полевыми транзисторами (ПТ) с каналом N-типа, работающими в режиме обеднения, которыми вновь может быть транзистор, реализуемый компанией Infineon Technologies AG под каталожным номером BSS139. Транзистор X1 имеет вывод истока 312, вывод стока 314 и вывод затвора 316. Второй транзистор X2 также имеет вывод истока 320, вывод стока 322 и вывод затвора 324. Диод D2, который может быть устанавливаемым на поверхности стандартным, мощным, восстановительным и выпрямительным диодом, подсоединяется к выводу стока 322 транзистора X2 и одному концу стабилитрона Z1. Другой конец стабилитрона Z1 подсоединяется к выводу истока 320 транзистора X2 и к одному концу резистора R2. Другой конец резистора R2 подсоединяется к выводу затвора 324 транзистора X2. Диодом D2 предпочтительно должен быть обсужденный выше диод, изготовленный компанией Semiconductor Components Industries, LLC и реализуемый ею под каталожным номером MRA4007T3. Входное напряжение V_in подается на другой конец диода D2.

Один конец стабилитрона Z1 подсоединяется к выводу стока 314 транзистора X1. Другой конец стабилитрона Z1 подсоединяется к выводу истока 312 транзистора X1 и к одному концу резистора R1. Другой конец резистора R1 подсоединяется к выводу затвора 316 транзистора X1 и к одному концу оптрона D1. Другой конец оптрона D1 подсоединяется к земле. В этом случае сопротивление резистора R1 предпочтительно составляет 768 Ом, тогда как сопротивление резистора R2 предпочтительно 750 Ом, хотя во внимание принимаются и другие значения сопротивления. Стабилитронами Z1, Z2 предпочтительно должны быть стабилитроны, реализуемые кампанией Semiconductor Components Industries, LLC под каталожным номером 1SMB5952BT3, номинальные значения напряжения и мощности которых составляют 130 вольт и 3 Вт. Рассматривается применение и других значений номинального напряжения и мощности.

Теперь опишем работу схемы 300. Когда после добавления второго транзистора X2 и стабилитронов Z1, Z2 входной уровень напряжения со среднеквадратичным значением приблизительно 250 вольт переменного тока (примерно 350 вольт максимального значения напряжения переменного тока) подается на схему 300, ток начинает течь через диод D2, транзисторы X1, X2, стабилитроны Z1, Z2, резисторы R1, R2 и оптрон D1. В результате напряжение, измеряемое на транзисторах X1, X2 оказывается ниже своего максимального значения (приблизительно 180 вольт), тогда как ток, протекающий через оптрон D1, изменяется от приблизительно 1,3 мА до примерно 2,7 мА. Это создает рассеивание мощности величиной 173 мВт в транзисторах X1, X2. Использование стабилитронов Z1, Z2 может быть выгодным в виде ограничения входного напряжения, подаваемого на первый и второй транзисторы X1, X2. Применение транзисторов X1, X2 может принести пользу в виде общего снижения уровня перекрестных наводок в системе и рассеяния мощности.

На Фиг.5 схематически изображена схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона 400, скомпонованная в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. В состав схемы 400 входит оптрон D1, которым вновь предпочтительно должен быть оптрон, реализуемый компанией Avago Technologies Limited под каталожным номером HCPL-2360. Обычно оптрон D1 состоит из светоизлучающего диода СИД и фототранзистора Q1. Предпочтительный оптрон может обнаруживать ток в диапазоне от примерно 1,2 мА до приблизительно 50 мА, а ток в свою очередь приводит к свечению СИД. Дополнительно схема 400 состоит из диода D2, конденсатора C1, первого резистора R1, второго резистора R2, третьего резистора R3, четвертого резистора R4, первого транзистора X1 и второго транзистора X2. Диод D2, резистор R2 и конденсатор C1 образуют схему выпрямителя 438, тогда как резисторы R3 и R4 - делитель напряжения 440. Соединенные последовательно первый транзистор X1 и второй транзистор X2 могут быть вышеупомянутыми полевыми транзисторами (ПТ) с каналом N-типа, работающими в режиме обеднения. Первый транзистор X1 имеет вывод истока 412, вывод стока 414 и вывод затвора 416. Второй транзистор X2 также имеет вывод истока 420, вывод стока 422 и вывод затвора 424. Диод D2, который может быть устанавливаемым на поверхности стандартным, мощным, восстановительным и выпрямительным диодом, подсоединяется к одному концу резистора R2. Входное напряжение V_in подается на другой конец диода D2. Другой конец резистора R2 подсоединяется к одному концу конденсатора C1 и к выводу стока 422 транзистора X2. Другой конец конденсатора C1 подсоединяется к земле. Емкость конденсатора C1 предпочтительно составляет 0,01 мкФ, хотя во внимание принимаются и другие значения.

Вывод истока 420 транзистора X2 подсоединяется к выводу стока 414 транзистора X1. Вывод затвора 424 транзистора X2 подсоединяет резистор R3 к резистору R4. Другой конец резистора R3 подсоединяется к выводу стока 422 транзистора X2. Вывод истока 412 транзистора X1 подсоединяется к одному концу резистора R1. Другой конец резистора R1 подсоединяется к выводу затвора 416 транзистора X1 и к одному концу оптрона D1. Другой конец оптрона D1 подсоединяется к земле. И вновь значение сопротивления резистора R1 предпочтительно составляет 768 Ом, тогда как сопротивления остальных резисторов R2, R3, R4 может равняться, например, 1 МОм соответственно, хотя во внимание принимаются и другие значения сопротивления.

Теперь опишем работу схемы 400. Когда входной уровень напряжения со среднеквадратичным значением приблизительно 250 вольт переменного тока (примерно 350 вольт максимального значения напряжения переменного тока) подается на схему 400, ток начинает течь через диод D2, транзисторы X1, X2, резисторы R1, R2, R3, R4 и через и оптрон D1. При использовании этой конфигурации ток, протекающий через оптрон D1, изменяется от приблизительно 1,3 мА до примерно 2,7 мА. Преимущественно использование делителя напряжения 440 применительно к транзисторам X1, X2 приносит пользу в виде равномерного распределения входного напряжения на концах транзисторов X1, X2 со значением приблизительно в половину максимального напряжения (примерно 125 вольт). Это приводит к получению рассеяния мощности в транзисторах X1, X2, равному приблизительно 169 мВт. Таким образом, применение стабилитронов более не требуется.

На Фиг.6 схематически изображена схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона 500, скомпонованная в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения. В состав схемы 500 входит оптрон D1, которым предпочтительно должен быть рассмотренный ранее оптрон под каталожным номером HCPL-2360, реализуемый компанией Avago Technologies Limited и способный обнаруживать ток в диапазоне от примерно 1,2 мА до приблизительно 50 мА. Обычно оптрон D1 состоит из светоизлучающего диода СИД и фототранзистора Q1. Когда ток, изменяющийся в диапазоне от примерно 1,2 мА до приблизительно 50 мА, протекает через оптрон D1, СИД загорается. Дополнительно схема 500 состоит из диода D2, конденсатора C1, первого резистора R1, второго резистора R2, третьего резистора R3, четвертого резистора R4, первого транзистора X1, второго транзистора X2 и инвертора 518. Диод D2, резистор R2 и конденсатор C1 образуют схему выпрямителя 538, тогда как резисторы R3 и R4 -делитель напряжения 540. Соединенные последовательно первый транзистор X1 и второй транзистор X2 вновь могут быть полевыми транзисторами (ПТ) с каналом N-типа, работающими в режиме обеднения, которые обсуждались выше и реализуются компанией Infineon Technologies AG. Первый транзистор X1 имеет вывод истока 512, вывод стока 514 и вывод затвора 516. Второй транзистор X2 также имеет вывод истока 520, вывод стока 522 и вывод затвора 524. Диод D2, который может быть устанавливаемым на поверхности стандартным, мощным, восстановительным и выпрямительным диодом, подсоединяется к одному концу резистора R2. Входное напряжение V_in подается на другой конец диода D2. Другой конец резистора R2 подсоединяется к одному концу конденсатора C1 и к выводу стока 522 транзистора X2. Другой конец конденсатора C1 подсоединяется к земле. Емкость конденсатора C1 предпочтительно составляет 0,01 мкФ, хотя во внимание принимаются и другие значения.

Вывод истока 520 транзистора X2 подсоединяется к выводу стока 514 транзистора X1. Вывод затвора 524 транзистора X2 подсоединяет резистор R3 к резистору R4. Другой конец резистора R3 подсоединяется к выводу стока 522 транзистора X2. Вывод истока 512 транзистора X1 подсоединяется ко второму концу 518b преобразователя постоянного напряжения 518. Вывод затвора 516 транзистора X1 подсоединяется к первому концу 518а преобразователя постоянного напряжения 518 и к одному концу резистора R1. Третий конец 518 с инвертора 518 подсоединяется к другому концу резистора R1 и к одному концу оптрона D1. Другой конец оптрона D1 подсоединен к земле. В этом случае сопротивление резистора R1 предпочтительно составляет приблизительно 3,8 кОм, тогда как сопротивления остальных резисторов R2, R3, R4 могут равняться, например, 1 МОм приблизительно. Номинальное напряжение преобразователя постоянного напряжения 518 предпочтительно составляет 5 вольт, хотя во внимание принимаются и другие значения этого напряжения.

Теперь опишем работу схемы 500. Когда входной уровень напряжения со среднеквадратичным значением приблизительно 250 вольт переменного тока (примерно 350 вольт максимального значения напряжения переменного тока) подается на схему 500, ток начинает течь через диод D2, транзисторы X1, X2, резисторы R1, R2, R3, R4, преобразователь постоянного напряжения 518 и оптрон D1. При использовании этой конфигурации делитель напряжения 540 равномерно распределяет входное напряжение на концах транзисторов X1, X2, тогда как преобразователь постоянного напряжения 518 сохраняет значение тока, который протекает через оптрон D1, на уровне приблизительно 1,3 мА. Преимущественно использование транзисторов X1, X2 и преобразователя постоянного напряжения 518 является выгодным в виде получения рассеяния мощности, равного примерно 82 мВт. Применение преобразователя постоянного напряжения 518 и делителя напряжения 540 приносит пользу в виде поддержания прохождения тока через схему, обеспечивающую общее понижение уровня перекрестных наводок в системе и рассеяния мощности.

Если схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона собрана в соответствии с одним или несколькими примерами, описанными в данной работе, то она может быть выгодной в виде поддержания тока, что обеспечивает общее понижение уровня перекрестных наводок в системе и рассеяния мощности. Схема также может быть выгодной в виде равномерного распределения входного напряжения, что обеспечивает дальнейшее понижение уровня перекрестных наводок в системе и рассеяния мощности.

Хотя в предшествующем тексте подробно описываются многочисленные различные варианты исполнения настоящего изобретения, следует понимать, что объем правовых патентных притязаний определяется формулой изобретения, изложенной в конце этого патента. Следует также понимать, что подробное описание изобретения содержит только примеры, а не все возможные варианты воплощения данного изобретения, так как описание всех возможных вариантов было бы практически нецелесообразным, если и невозможным. Например, следует иметь в виду, что варианты исполнения изобретения, описанные на Фиг.2-4, обеспечат постоянно активное состояние оптрона в случае обнаружения напряжения постоянного тока. Однако, циклический характер изменения напряжения переменного тока будет способствовать периодическому включению оптрона (например, периодическому приведению его в активное состояние) в соответствии с периодичностью сигнала. В качестве альтернативы варианты осуществления изобретения согласно Фиг.5 и Фиг.6 обеспечат постоянно активное состояние оптрона вследствие характера работы конденсатора C1, работающего как выпрямитель даже при наличии сигнала переменного тока. Многочисленные альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения, которые могли бы реализовываться с помощью существующих технологий или технологий, которые будут разработаны после даты подачи этой заявки на патент, все равно попадают в объем притязаний, определенный формулой данного изобретения.

Изобретение относится к устройствам для обнаружения напряжения. Схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, состоит из устройства подачи входного напряжения для подключения к источнику напряжения; оптрона, содержащего светоизлучающий диод и сконфигурированного для обнаружения присутствия входного напряжения, поступающего на вход устройства подачи входного напряжения от источника напряжения; диода, установленного для подсоединения к устройству подачи входного напряжения; и первого транзистора, имеющего затвор, исток и сток, причем сток первого транзистора в рабочем режиме связан с диодом, а исток первого транзистора в рабочем режиме связан с оптроном; оптрона, диода и первого транзистора, установленных таким образом, чтобы ток, текущий в прямом направлении от диода, подавал напряжение смещения на светоизлучающий диод оптрона, и установленных таким образом, чтобы любое рассеяние мощности на первом транзисторе в ответ на подачу входного напряжения и протекание тока сохранялось на допустимом уровне или ниже этого уровня. Технический результат заключается в снижении уровня перекрестных наводок в системе и снижение рассеяния мощности. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, состоящая из: устройства подачи входного напряжения для подключения к источнику напряжения; оптрона, содержащего светоизлучающий диод (СИД) и сконфигурированного для обнаружения присутствия входного напряжения, поступающего на вход устройства подачи входного напряжения от источника напряжения; диода, установленного для подсоединения к устройству подачи входного напряжения; и первого транзистора, имеющего затвор, исток и сток, причем сток первого транзистора в рабочем режиме связан с диодом, а исток первого транзистора в рабочем режиме связан с оптроном; оптрона, диода и первого транзистора, установленных таким образом, чтобы ток, текущий в прямом направлении от диода, подавал напряжение смещения на светоизлучающий диод (СИД) оптрона, и установленных таким образом, чтобы любое рассеяние мощности на первом транзисторе в ответ на подачу входного напряжения и протекание тока сохранялось на допустимом уровне или ниже этого уровня.

2. Схема по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает DC-DC преобразователь, связанный в рабочем режиме с истоком первого транзистора и с оптроном, при этом DC-DC преобразователь сконфигурирован для поддержания прохождения тока из диода.

3. Схема по п.2, дополнительно включающая: второй транзистор, в состав которого входят затвор, исток и сток, при этом исток второго транзистора образует последовательную связь со стоком первого транзистора, а сток второго транзистора в рабочем режиме образует связь с диодом; и делитель напряжения, образущий в рабочем режиме связь с затворами первого и второго транзисторов, причем делитель напряжения сконфигурирован для равномерного распределения входного напряжения на концах первого и второго транзисторов; при этом рассеяние мощности на первом датчике и далее на втором транзисторе сохраняется на допустимом уровне или ниже этого уровня, а схема может распознавать входное напряжение, изменяющееся в диапазоне от приблизительно 9 В постоянного тока до 240 В переменного тока.

4. Схема по п.3, отличающаяся тем, что дополнительно содержит выпрямитель, образующий связь в рабочем режиме с диодом, делителем напряжения и стоком второго транзистора.

5. Схема по п.4, отличающаяся тем, что в состав выпрямителя входит резистор или конденсатор либо комбинация этих элементов.

6. Схема по п.4, отличающаяся тем, что первый и второй транзисторы являются полевыми транзисторами (ПТ) с каналом N-типа, работающими в режиме обеднения.

7. Схема по п.1, которая дополнительно включает: второй транзистор, в состав которого входят затвор, исток и сток, при этом исток второго транзистора в рабочем режиме образует связь со стоком первого транзистора; первый стабилитрон, установленный для соединения с истоком и стоком первого транзистора; и второй стабилитрон, установленный для соединения с истоком и стоком второго транзистора; при этом первый и второй стабилитроны сконфигурированы для ограничения уровня входного напряжения, подаваемого на первый и второй транзисторы, рассеяние мощности на первом датчике и далее на втором транзисторе сохраняется на допустимом уровне или ниже последнего, а схема может распознавать входное напряжение, которое изменяется в диапазоне от приблизительно 9 В постоянного тока до 240 В переменного тока.

8. Схема по п.7, отличающаяся тем, что первый и второй транзисторы являются полевыми транзисторами (ПТ) с каналом N-типа, работающими в режиме обеднения.

9. Схема по п.1, которая дополнительно включает: второй транзистор, в состав которого входят затвор, исток и сток, при этом исток второго транзистора в рабочем режиме образует связь со стоком первого транзистора; и делитель напряжения, образующий в рабочем режиме связь с затворами первого и второго транзисторов; при этом рассеяние мощности на первом датчике и далее на втором транзисторе сохраняется на допустимом уровне или ниже этого уровня, и схема может распознавать входное напряжение, которое изменяется в диапазоне от приблизительно 9 В постоянного тока до 240 В переменного тока.

10. Схема по п.9, отличающаяся тем, что дополнительно включает выпрямитель, который в рабочем режиме образует связь с диодом, делителем напряжения и стоком второго транзистора.

11. Схема по п.10, отличающаяся тем, что в состав выпрямителя входит резистор или конденсатор либо комбинация этих элементов.

12. Схема по п.10, отличающаяся тем, что первый и второй транзисторы являются полевыми транзисторами (ПТ) с каналом N-типа, работающим в режиме обеднения.

13. Схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, состоящая из: устройства подачи входного напряжения для подключения к источнику напряжения; оптрона, содержащего светоизлучающий диод (СИД) и сконфигурированного для обнаружения присутствия входного напряжения, поступающего на устройство подачи входного напряжения из источника напряжения; выпрямителя, установленного для подсоединения к устройству подачи входного напряжения; и первого и второго транзисторов, образующих последовательную связь в рабочем режиме, причем каждый из транзисторов состоит из затвора, истока и стока, при этом исток первого транзистора в рабочем режиме образует связь со стоком второго транзистора, и сток первого транзистора в рабочем режиме образует связь с выпрямителем; причем ток на выходе выпрямителя подает напряжение смещения на СИД, а первый и второй транзисторы сконфигурированы для рассеяния первого уровня мощности на концах первого и второго транзисторов, причем первый уровень мощности отличается от второго уровня мощности, рассеянной на концах схемы.

14. Схема по п.13, которая дополнительно состоит из делителя напряжения, образующего связь в рабочем режиме с затворами первого и второго транзисторов, и выпрямителя, причем первый уровень мощности, рассеянной на концах первого и второго транзисторов в ответ на поступление входного напряжения, распределенного на концах первого и второго транзисторов с помощью делителя напряжения, отличается от второго уровня мощности, рассеянной на концах схемы.

15. Схема по п.14, отличающаяся тем, что выпрямитель состоит из конденсатора, резистора и диода, образующих последовательную связь в рабочем режиме, диод подсоединен к устройству подачи входного напряжения, а конденсатор в рабочем режиме образует связь с делителем напряжения и, по меньшей мере, с одним из затворов первого и второго транзисторов.

16. Схема по п.15, отличающаяся тем, что дополнительно содержит DC-DC преобразователь, образующий связь в рабочем режиме с оптроном и, по меньшей мере, с одним из истоков первого и второго датчиков, при этом DC-DC преобразователь сконфигурирован для поддержания протекания тока от первого и второго транзисторов.

17. Схема по п.13, отличающаяся тем, что дополнительно включает: первый и второй стабилитроны, образующие в рабочем режиме связь с первым и вторым транзисторами и сконфигурированные для ограничения уровня входного напряжения, подаваемого на первый и второй транзисторы.

18. Схема по п.17, отличающаяся тем, что или первый или второй стабилитрон образуют в рабочем режиме связь с выпрямителем, в состав которого входит диод.

19. Схема обнаружения различных значений напряжения на базе оптрона, состоящая из: устройства подачи входного напряжения для подключения к источнику напряжения; оптрона, содержащего светоизлучающий диод (СИД) и сконфигурированного для обнаружения присутствия входного напряжения, поступающего на устройство подачи входного напряжения из источника напряжения; последовательно соединенных диода, резистора и конденсатора, которые взаимодействуют для формирования выпрямителя, подсоединенного к устройству подачи входного напряжения; первого и второго транзисторов, образующих в рабочем режиме последовательную связь, при этом каждый из транзисторов состоит из затвора, истока и стока, исток первого транзистора подсоединен к стоку второго транзистора, а сток первого транзистора подсоединен к выпрямителю; делителя напряжения, подсоединенного к затворам первого и второго транзисторов и сконфигурированного для распределения входного напряжения на концах первого и второго транзисторов; и DC-DC преобразователя, подсоединенного к истоку второго транзистора и к оптрону; при этом ток на выходе DC-DC преобразователя смещает напряжение СИД, а первый и второй транзисторы сконфигурированы для рассеяния первого уровня мощности на концах первого и второго транзисторов, при этом первый уровень мощности отличается от второго уровня мощности, рассеянной на концах схемы.

20. Способ распознавания различных значений входного напряжения, поступающих из источника напряжения, включающий: образование в рабочем режиме связи между оптроном и устройством подачи входного напряжения для обнаружения присутствия входного напряжения, поступающего на устройство подачи входного напряжения из источника напряжения; подачу напряжения прямого смещения на светоизлучающий диод (СИД) оптрона тогда, когда в рабочем режиме происходит обнаружение тока на выходе диода в ответ на подачу входного напряжения; и образование в рабочем режиме связи первого транзистора с диодом и оптроном; при этом любое рассеяние мощности на первом транзисторе находится на допустимом уровне или ниже этого уровня.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что дополнительно включает: образование в рабочем режиме связи между вторым и первым транзисторами для поддержания рассеяния мощности в первом транзисторе и дополнительно во втором транзисторе на допустимом уровне или ниже этого уровня.

22. Способ по п.21, дополнительно включающий: образование в рабочем режиме связи между первым стабилитроном и первым транзистором; и образование в рабочем режиме связи между вторым стабилитроном и вторым транзистором; причем первый и второй стабилитроны ограничивают входное напряжение на концах первого и второго транзисторов, а рассеяние мощности в первом и втором транзисторах сохраняется на допустимом уровне или ниже этого уровня.

23. Способ по п.21, дополнительно включающий: образование в рабочем режиме связи делителя напряжения с первым и вторым транзисторами; использование делителя напряжения для разделения входного напряжения на концах первого и второго транзисторов, причем рассеяние мощности в первом и втором транзисторах сохраняется на допустимом уровне или ниже этого уровня.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что дополнительно включает: образование в рабочем режиме связи DC-DC преобразователя с первым транзистором и оптроном для поддержания тока на выходе диода.