Оптоэлектронный ключ переменного тока Советский патент 1987 года по МПК H03K17/56 H03K17/78 

Изобретение относится к импульсной коммутационной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, промышленной электроники, электротехники, электропривода.

Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик путем суш,е- ственного снижения электрической проводимости ключа в закрытом состоянии.

to В исходном состоянии потенциал на шине 10 управления, а следовательно, на входе и выходе элемента 18 задержки, на R-входе триггера 7 и на входе ключа-инвертора 21 соответствует О,

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства

Оптоэлектронный ключ переменного тока содержит симистор 1, диодньй мост 2, первый 3 и второй 4 светодйо- 5 поэтому потенциалы на выходе ключа- ды, оптически связанные соответствен- инвертора 21 и на инверсном выходе : но с первым фототиристором 5 и с фотодиодом 6, триггер 7, логический эле-.

триггера 7 находятся на уровне, соответствующем 1. В результате светомент И-НЕ 8, первый ключ-инвертор 9 Диоды 3 и 19 не возбуждены и не из- и шину 10 управления. Анод симистора 20 лучают, фототиристоры 5 и 20 не освещены, выключены и размыкают выходную электрическую цепь диодного моста 2,

1 соединен с первым входом диодного « моста 2 и через нагрузку 11 с первой шиной 12 источника переменного напряжения, вторая шина 13 которого

ток по цепи с нагрузкой 11 не протекает, симистор 1 выключен. На выходе

соединена с катодом симистора 1, вто- логического элемента И-НЕ 8, а следо, на S-входе триггера 7 при-. 1. В таком состоянии устрой вход диодного моста 2 через пер- вьй резистор 14 соединен с управляющим входом симистора 1, первый выход диодного моста 2 соединен с катодом

, на S-входе 1. В так

вательно

сутствует

ройство находится в

от источника перемен

первого фототиристора 5, а второй вы- -30 тока не потребляет.

Если на шину 10 у

Если на шину 10 управления поступает сигнал напряжения, соответствующий 1, то одновременно 1 фиксируется на входах элемента 18 задерждержки сигнал, соответствующий 1 формируется с задержкой, приблизительно-равной четверти полупериода

ход - с анодом первого фототиристора 5 и через второй резистор 15 с ано- дом второго светодиода 4, анод и катод первого светодиода 3 соединен соответственно с источником 16 постоян- 35 ключа-инвертора 21 и R-входе ного напряжения и первым выводом тре- триггера 7. На выходе элемента 18 эа- тьего резистора 17, фотодиод 6 соединен с входом первого ключа-инвертора 9. В устройство введены элемент 18 задержки, третий светодиод 19, оп- 40 переменного напряжения, поступающего тически связанньш с вторым фототирис- на шины 12 и 13.

тором 20 и второй ключ-инветзтор 21, Как только на вход ключа-инвертора шина 10 управления соединена с R-BXO- 21 поступает высокий потенциал (1/), дом триггера 7, входом второго ключа- его выходной потенциал резко снйжает- инвертора.21 и входом элемента 18 за- 45 ся и светодиод 19 возбуждается источником 16 постоянного положительного напряжения по цепи с резистором 22. Освещенньй фототиристор 20 включается и замыкает выходную цепь диодного ческого элемента И-НЕ 8, выход кото- 50 моста 2 с резистором 15 и светодиодом

держки, выход которого соединен с первым входом логического элемента И-НЕ 8, выход первого ключа-инвертора 9 соединен с вторым входом логирого соединен с S-входом триггера 7, инверсный выход которого соединен с вторым выводом °1 ретьего резистора 17, анод третьего светодиода 19 соединен

-4. Если при этом на выходе диодного моста 2 действует переменное напряжение, то светодиод 4 возбуждается, освещает фотодиод 6, который включает

с источником 16 постоянного напряже- 55 ключ-инвертор 9 и фиксирует выходной

тор 22 - с выходом второго ключа-ин- Bfepropa 21, катод и анод второго фототиристора 20 соединены соответствеяно с первым выходом ди-одного моста 2 и катодом второго светодиода 4.

Элемент 18 задержки может быть выполнен в виде конденсатора 23, логи- 5 ческого элемента 24 и диода 25. Конденсатор 23 соединен с шиной 26 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом,

o В исходном состоянии потенциал на шине 10 управления, а следовательно, на входе и выходе элемента 18 задержки, на R-входе триггера 7 и на входе ключа-инвертора 21 соответствует О,

5 поэтому потенциалы на выходе ключа- инвертора 21 и на инверсном выходе поэтому потенциалы на выходе ключа- инвертора 21 и на инверсном выходе

триггера 7 находятся на уровне, соответствующем 1. В результате светоток по цепи с нагрузкой 11 не протекает, симистор 1 выключен. На выходе

логического элемента И-НЕ 8, а следо, на S-входе триггера 7 при-. 1. В таком состоянии уствательно

сутствует

ройство находится в ждущем режиме и

от источника переменного напряжения

а не потребляет.

Если на шину 10 управления посту ключа-инвертора 21 и R-входе ггера 7. На выходе элемента 18 эа- еменного напряжения, поступающего шины 12 и 13.

пает сигнал напряжения, соответствующий 1, то одновременно 1 фиксируется на входах элемента 18 задерж ключа-инвертора 21 и R-входе триггера 7. На выходе элемента 18 эа- переменного напряжения, поступающего на шины 12 и 13.

держки сигнал, соответствующий 1 формируется с задержкой, приблизительно-равной четверти полупериода

ключа-инвертора 21 и R-входе триггера 7. На выходе элемента 18 э переменного напряжения, поступающег на шины 12 и 13.

-4. Если при этом на выходе диодного моста 2 действует переменное напряжение, то светодиод 4 возбуждается, освещает фотодиод 6, который включает

потенциал этого ключа-инвертора на низком уровне, соответствующем О. Если переменное напряжение на выходе диодного моста 2 проходит через нуль.

то светодиод 4 выключается и выходное напряжение ключа-инвертора повышается до уровня, соответствующего

tl 4tl

При переходе переменного напряже- ния через нуль и одновременном действии 1 на выходе элемента 18 эа- держйи срабатьтает логический элемент И-НЕ 8, который переключает триггер 7 Момент переключения Триггера 7 мож- «о регулировать, изменяя с помощью резистора 15 ток в цепи светодиода 4, Как только триггер 7 переключится потенциал его инверсного выхода резко снижается и светодиод 3 возбужда- ется от источника 16 постоянного положительного напряжения по цепи с резистором 17. Освещенный фототиристор 5 включается и замыкает выходную цепь диодного моста 2. По управляющей цепи симистора 1 протекает ток, симис тор 1 отпирается и замыкает цепь с нагрузкой 11. Симистор t остается включенным, пока на инверсном выходе триггера 7 присутствует низкий по- тенциап (О). Включенный фототирис- тор 5 шунтирует и обесточивает цепь со светодиодом 4 и фототиристором 20.

Для выключения симистора 1 на шину 10 управления подается низкий по- тенциал (О), который поступает на R-вход триггера 7 и возвращает последний в исходное состояние. На выходе ключа-инвертора 21 и инверсном вы- зоде триггера 7 появляется высокий потенциал (1), при этом светодиоды 3 и 19 вьжлючаются. При переходе переменного напряжения на шинах 12 и 13 через нуль фототиристор 5 и симис- тор 1 выключаются, поэтому ток через нагрузку 11 прекращается. Цепь синхронизации, состоящая из резистора 15, светодиода 4, фотодиода 6, ключа- инвертора 9 и фототиристора 20, также остается выключенной, и устройст- во переходит в ждущий режим работы.

Принцип действия элемента 18 задержки заключается в том, что при низком потенциале на шине 10 управления диод 25 открыт и шунтирует цепь с конденсатором 23. Как только на шину управления 10 поступает высокий потенциал (1), диод 25 запирается, и конденсатор 23 начинает заряжаться входными токами логического элемента 24. В момент, когда разность потенциалов на конденсаторе 23 достигает порога срабатывания логического элемента 24, этот элемент включается и

формирует выходной сигнал с задержкой относительно входного сигнала.

Таким образом, благодаря введению, в устройство элемента 18 задержки, светодиода 19, оптически связанного с фототиристором 20 и ключа-инвертора 21 цепь синхронизации устройства основную часть рабочего времени оказывается разомкнутой и не потребляет заметного тока. Импульс тока в цепи синхронизации оказывается кратковременным и формируется в начальный момент включения (при подаче сигнала на шину управления), длительность этого импульса не превышает длительности одного полупериода переменного .напряжения. В результате электрическая проводимость ключа в закрытом состоянии существенно снижается, что улучшает энергетические характеристики устройства.

Ф ормула изобретения

Оптоэлектронный ключ переменного тока, содержащий симистор, диодный мост, первый и второй светодиоды, оптически связанные соответственно с первым фототиристором и фотодиодом, триггер, логический элемент И-НЕ, первый ключ-инвертор, шину управления, анод симистора соединен с первым входом диодного моста и через нагрузку с первой шиной источника переменного напряжения, вторая шина которого соединена с катодом симистора, второй вход диодного моста через пер- вьй резистор соединен с управляющим входом симистора, первый выход диодного моста соединен с катодом первого фототиристора, а второй выход - с анодом первого фототиристора и через второй резистор с анодом второго светодиода, анод и катод первого светодиода соединены соответственно с источником постоянного напряжения И с первым выводом третьего резистора, фотодиод соединен с входом первого ключа-инвертора, отличающи.й- с я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик, в него введены элемент задержки, третий светодиод, оптически связанный с вторым фототиристором, второй ключ-инвертор, шина управления соединена с R-входом триггера, входом второго ключа-инвертора и входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом логического элемента И-НЕ, выход пер5 13240986

вого ключа-инвертора соединен с вто-пряжения, а катод через четвертый ре- рым входом логического элемента И-НЕ,зистор - с выходом второго ключа-ин- йыход которого соединен с S-входомвертора, катод и анод второго фототриггера, инверсный выход котороготиристора . соединены соотйетстве- сйединен с вторым выводом третьего нно с первым выходом диодного резистора, анод третьего светодиодамоста и катодом второго све- соединен с источником постоянного на-тодиода.

Составитель А.Сидоров Редактор А.Огар Техред Л.Олийнык Корректор А.Тяско

Заказ 2972/56. Тираж 901П&дписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к импульсной коммутационной технике и может :найти применение в устройстве автоматики, промъшшенной электроники, электротехники и электропривода. Цель изоб- ретенкя - улучшение-энергетических характеристик - достигается путем существенного снижения электрической JL проводимости ключа в закрытом состоянии. Устройство содержит симистор 1, диодный мост 2, светодиоды 3 и 4, оптически связанные с фототиристором 5 и фотодиодом 6,триггер 7, логический элемент И-НЕ 8, первый ключ-инвертор 9, шину 10 управления, нагрузку 11, шины 12 и 13 источника переменного напряжения, резисторы 14, 15, 17 и 22, источник 16 постоянного напряжения, шину 26 нулевого потенциала. Дпя достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены элемент 18 задержки, третий светодиод 19, оптически связанный с вторым фототиристором 20, и второй ключ-инвертор 21, Элемент 18 задержки содержит конденсатор 23, логический элемент 24, диод 25. В результате введения указанных элементов проводимость ключа в закрытом состоянии существенно снижается, что улучшает энергетические характеристики устройства. 1 ил. (Л