Ключ переменного тока Советский патент 1984 года по МПК H03K17/567 

Изобретение относится к коммутационной аппаратуре и может применят ся в системах прокклиленной автоматики для беспомеховой коммутации мощных исполнительных элементов выходных сигналов логических интеграл HEJX микросхем серии ТТА. Известен ключ переменного тока, содержащий формирователь импульсов, управлякяций включением тиристора в момент, когда мгновенное значение переменной ЭДС на его аноде близко нулю 1 . Однако данный клич отличается сложностью, энергоемкостью ((для гал ванической развязки требуется электромеханическое реле), а также не имеет защиты от перегрузок по току. Наиболее близким к предлагаемому является ключ, содержащий симистор, силовые вывода которого соединены ч рез нагрузочный резистор и блок ток вой защиты с шкнамя источника переменного напряжения, первый вход дио ного моста соединен с первым силовы выводом симистора и первым выводом нагрузочного резистора, второй вход диодного моста соединен через резис тор с управляющим входом симистора, а к выходной диагонали диодного мос та подключены выводы фототирйстора фоточзиристорвого оптрона, анод светодйода которого подключен к шине источника питания t2J . Недостатками известного устройст ва являются вероятность элекагромагнитных помех при включении, отсутст вие автоматической разблокировки то ковой защиты после снятия перегрузки Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и надежности. . Поставленная цель достигается тем, что в ключ переменного тока, содержащий симистор, силовые выводы которого соединены через Загрузочный резистор и блок токовой защиты срответственно с шинами источника переменного напряжения, первый вход диодного моста соединен с первым силовым выводом симистора, второй вход диодного моста соединен через резистор с управляющим входом симистора, а к выходной диагонали диодного моста подключены выводы фототирис ,тора фототиристорного оптрона, анод светодиода которого подключен к шине источника питания, введены допол нительный диодный мост, два логических элемента НВ с оптронной развязкой по входу, элементы ЗИ-НЕ, НЕ, 2И-НЕ, два элемента 2И-2ИЛИ-НЕ, поле ой Транзистор,конденсатор два стабилитрона и два дополнительных резистора, причем два элемента 21Л2ИЛИ-НЕ Соединены по схеме R5 -ттрмггера, входы дополнительного диодио-. го моста подключены к шинам источника переменного напряжения, а к выход 1ой диагонали подключены две параллельные цепи из последовательно соединенных дополнительного резистора и стабилитрона, катоды которых подключены к плюсовому полюсу-диагонали и через светодиод первого логического элемента НЕ с оптронной развозкой по входу - со стоком полевого транзистора, исток которого соединен с анодом первого стабилитрона, зашунтированного конденсатором, а затвор - с анодом второго стабилитрона, выход первого логического элемента НЕ с оптронной развязкой по входу подключен к первому выводу S-входа RS -триггера и через элемент НЕ к первому входу элемента ЗИ-НЕ и первому выводу R -входа RS -триггера, прямой выход которого, соединен с вторым входом элемента 3 И-НЕ, третий вход которого подключен к шине управления, которая соединена с вторым, выводом S -входа RS-триггера, первым входом элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго логического элемента НЕ с оптронной развязкой по входу, светодиод которого соединен с выходом блока токовой защиты, выход зле- мента 2И-НЕ соединен с вторым выводом R -входа RS-триггера, а выход элемента 3 И-НЕ соединен через тре-. тиидополнительный резистор с катодом фототиристорного оптрона. На чертеже изобралсена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит симистор 1, фототиристорный оптрон2, диодный мост 3, резистор 4, нагрузочный резистор 5, блок б токовой защиты, фототиристор 7 фототиристорного оптрона, светодиод 8 фототиристорного оптрона, светодиод 9 второго оптрона, дополнительный диодный мост.10, резисторы 11-13, стабилитроны 14 и 15, конденсатор 16, полевой транзистор 17, светодиод 18 первого оптрона, оптронные логические элементы НЕ 19 и 20, логические элементы НЕ 21, И-НЕ 22, 2И-2ИЛИ-НЕ 23 и 24, ЗИ-НЕ 25, шину 26 управления. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии сигнал на включение нагрузки в цепь электропитания на шину 26 управления не подается, т.е. логический сигнал на соответствующем входе логического элемента 25 ЗИ-НЕ равно О, тогда на его В1а1ходе независимо от уровней сигналов.на двух других входах будет 1, что соответствует выключенному состоянию светодиода 8, а значит и фототирйстора 7 фототиристорного оп трона 2, поэтому ток в. цепи управляющего электрода симистора протекает и он закрыт. То же самое происходит, когда (Urr, siii27/ft; Uc«Uj.u,,o, где Dm - амплитуда; f - частота переменной ЭДС) Uc - напряжение на конденсато , ре 16; напряжение затвор-исток полевого транзистора 17, обеспечивающее величину тока от кон денсатора 16 через канал транзистора и светодиод 18 оптронного логического элемента НЕ 19, при которой выход егь переключится из 1 в О и поскольку Ufn sir} 241 ft , выпрямленное диодным мостом 10, подается на затвор полевогоТранзистора, а на его истоке напряжение равно Lc , то напряжение затвор-исток транзистора будет больше и. п. „6 и на выходе эле мента НЕ 19 установится 1. Подключенная 1 через элемент НЕ 21 на соответствующий вход элемента ЗИ-НЕ устанс(вит на его выходе 1 независимо от уровней на двух других входах. Так как блок 6 токовой зашиты, уп равлякядий через светодиод 9 состоянием элемента. НЕ 20, .функционирует после включения симистора, то перво начально выходной сигнал элемента . НЕ 20 соответствует току в цепи нагрузки ниже порогового - 1, и пр включении симистора блок 6 токовой защиты Можно не учитывать. Необходимым и достаточным услови ем для открытия симистора является установка на выходе элемента 3}1-НЕуровня О. Факторами, влияющими на переключение элемента ЗИ-НЕ на данном промежутке времени являются мо мент принятий сигналом на шине 26 значения 1 и момент, когда , (Urr,s n27Гft).u.„l7 Рассмотрим комбинации этих факто ров во времени, предварительно разбив полуволну {Лп на три участка: начальный, где L/rri возрастает от О до УС Цэ-о.иО ,. сред НИИ, rRe(Um in2/fi).u, конечный rae{Umsin27ift) убывает QT:Uc U,,o до 0. ЕС л ц сигнал 726) примет значе ние 1 на начальном участке, то на двух входах элемента ЗИ-НЕ будут 1, а на третьем входе, к которому подключен прямой выход R5-триггер будет О, так как в предшествующий момент на объединенных конъюнкцией, -входах триггера были l.J в итоге на выходе ЗИ-НЕ останется 1 и симистор не включится. Когда IU stn27ft) станет больше .u „о на объединенных конъюнкцией S -вхо дах триггера установятся 1, на третьем входе ЗИ-НЕ, к которому подключен прямой выход RS -тригге- ра,установится 1.Поскольку 1 на выходе элемента НЕ 19, поданная через элемент НЕ 20 на соответствуощий вход ЗИ-НЕ, установит его выход в 1, симистор откроется лишь, тогда огда (Цу ) станет меньше .u,,p , так как поданный на один из R -входов риггера через элемент 2И-НЕ сигнал (26).блокирует переключение прямого выхода R5 -триггера в О, и на всех трех входах элемента ЗИ-НЕ будут 1, а выход установится в О, Аналогична; ситуация повторится, если сигнал (2б).примет значение 1 на среднем участке за исключением случая, когда с момента принятия им этого значения до момента, где, убывая, (и ) сравняется с Uc из.и,„о ,- времени будет недостаточно для переключения Л5-тригге)а из О в 1. Тогда в этой полуволне напряженияОгл 2ffft включения симистора не произойдет и симистор. откроется на следующей полуволне UfnS-tn27ifii, где при убываний выполнится неравенство (Ufr, ) Uc U,u,,o. . Этот случай в полной мере совгшдает с ситуацией, когда сигнал (26) принимает значение 1 на конечном участке полуволны U s-in Щ1 , прямой выход триггера не переключится из О в 1 и симистор также откроется лишь на следующей полуволне. Таким образам,.симистор включается в первый при строЩ определенном убывак м напряжен-й и. на аной©, равном .u„о KOTQjJoe можно варьировать, исходя из реа льных условий. При перегрузке .ток через светодиод 9 о-птронного элемента НЕ20 уоггановит на выходе элемента НЕ 20 и на соо гветствующем входе элемента 2И-НЁ уровень О, что приведет к одновременному появлению на R-входах RS-триггера 1, и прямой выход триггера переключится в О, что соответствует .случаю, когда сигнал (26) принимает значение 1 на Конечном участке полуволны sin 27; ft . Следовательно, симистор может включиться только на конечном участке следукицей полуволны и та:Кое включение буде повторяться на каждой полуволне до тех пор, пока не будет устранена причина перегрузки. Цепочка из резистора 12 и конденсатора 16, накапливая энергию в периоды, когда{и $ 2Jifi)U Uju n Boляет отказаться от дополнительного источника питания, стабилитрон 15 фиксирует напряжение на аноде, при котором происходит первоначальное включение симистора, стабилитрон 14 ограничивает предельное значение 1Л.у„о полевого транзистора. Жестко заданные условия, включения симистора позволяют подобрать оптимальные величины параметров фототиристора 7 и резистора 4, а также максимально приблизить время открывания симистора к моменту,.когда ( 27ifi. достигает значения, гарантирующего переключение симистора из закрытого состояния в открытое при подаче тока через управляющий электрод, снизив электромагнитные помехи от переключений симистора.

Таким образом, использование предлагаемого ключа переменного тока позволяет обеспечить -зёодиту фототиристора от перегрузки, уменьиШть электромагнитные помехи включения . .из-за вероятного попадания на амплиг тудное значение переменной ЭДС, позволяет автоматически.возвратить ключ в рабочее состояние после снятия перегрузки.

КЛЮЧ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий симистор, силовые .выводы которого соединены через нагрузочный резистор и блок токовой защиты соответственно сшинами источника переменного напряжения, первый вход диодного моста соединен с первым силовым выводом симистора, второй вход диодного моста соединён через резистор с управляющим входам симистора, а к выходной диагонали диодного Мос.та подключены выводы фототиристора фототиристорного олтрона., анод светодиода которого подключен к шине ис,точника питани.я, отличающийся тем, что, с целью повытшения помехоустойчивости и надежности, введены дополнительный диодный мост, два логических элемента НЕ с Jpптpoннoй развязкой по входу, элементы 3 И-НЕ, НЕ, 2И-НЕ, два элемента 2И-2 ИЛИ-НЕ, полевой транзистор, конденсатор, два стабилитрона .и два дополнительных резистора, приче л два ;элемента 2И-2ИЛИ-НЕ соединены по ckeMe RS -триггера, входы дополнительного диодного моста подключены к шинам источника переменного напряжения, а к выходной диагонали под ключены две параллельные цепи из последовательно соединенн|лх дополнительного резистора и стабилитрона, катоды которых подключены к ллюсовому полюсу диагонали и через светодиод первого логического элемента НЕ с оптронной развязкой по входу г со стоком полевого транзистора, исток которого соединен с анодом первого стабилитрона, зашунтированHcfro конденсатором, а затвор - с i анодом,второго стабилитрона, выход первого логического элемента НЕ с оптронной разв ззкой по входу подключен к первому выводу S -входа Я5-тр иггера и через элемент НЕ - к . первому входу элемента 3 И-НЕ и первому выводу -. R -входа. . ffS-тригге- . ра, прямой выход которого соединен с вторам входом элемента, , третий вход которого подключен к шине Управления, которая соединена с вто рым выводом S -входа RS -.триггера, первым входом элемента 2И-НЕ, 35 второй вход которого соединен с выО ходом второго логического элемен- с оптронной развязкой по вх6со ел ду, светодиод которого соединен с выходом блока токовой защиты, выход элемента соединен с вторым выводом R -входа К5-триггера, а Ьыход элемента ЗИ-НЕ соединен через третий дополнительный резистор с катодом фототиристорного oriTpoHa.