Переключатель переменного тока Советский патент 1987 года по МПК H03K17/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для включения блоков электротехнической и электронной аппаратуры.

Цель изобретения - увеличение надежности за счет уменьшения уровня электромагнитных помех, что достигается за счет точного выбора момента включения нагрузки при переходе сину- соидального напряжения через нулевое значение.

На фиг. 1 представлена функциональная схема переключателя переменного тока; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Переключатель переменного тока содержит симистор 1, силовые электроды

которого последовательно с нагрузкой 2 подключены к входной 3 и выход- но 4 шинам переключателя, к которым для формирования сигналов управления подключена первичная - обмотка входного трансформатора 5. Вторичная обмотка входного трансформатора 5 через диодный мост 6, включенный по схеме двухполупериодного выпрямителя, подключена к входу формирователя 7 управляющего импульса.

Формирователь 7 содержит инте- гральный компаратор 8, измерительный вход которого соединен с делителем на резисторах 9 и 10. Средняя точка делителя является входом формирователя 7. Установочный вход компаратора 8 соединен с источником 11 опорного эталонного напряжения, а выход, являющийся выходом формирователя 7, через резистор 12 подключен к положительной шине 13 источника питания.

Выход формирователя 7 соединен с вторым входом формирователя 14 импульса включения, первый вход которого через резистор 15 последовательной RC-цепочки подключен к положительной шине 13 источника питания и через конденсатор 16 к общей шине 17, а .выход второго элемента И-НЕ 18 соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ 19 и выходом формирователя 14 Первый вход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ 19, а второй вход - с первым входом второго элемента И-НЕ 18, выход первого : элемента И-НЕ 19 - с вторым входом Второго элемента И-НЕ 18. Кроме того, выходы формирователей 7 и 14 соединены соответственно с первым и вторым входами генератора 20 отпирающих им

5

5

0 5 0

5

пульсов, третий вход которого соединен с первым входом формирователя 14.

Генератор 20 содержит первый элемент И-НЕ 21, первый инвертор 22, второй элемент И-НЕ 23 и второй инвертор 24, конденсатор 25, первый 26 и второй 27 резисторы и транзистор 28.

Выход элемента И-НЕ 21 через последовательно соединенные инверторы 22 и 24, элемент И-НЕ 23 и резистор 27 соединен с базой транзистора 28, эмиттер которого подключен к общей шине 17. Коллектор транзистора 28 является выходом генератора 20. Выходы первого инвертора 22 и второго элемента И-НЕ 23 через конденсатор 25 и резистор 26 соответственно подключены к третьему входу элемента И-НЕ 21, а второй вход элемента И-НЕ 23 соединен с третьим входом генератора 20. Выход последнего через последовательно соединенные первичную обмотку выходного трансформатора 29 и ограничительный резистор 30 и параллельно к ним включенный первьй диод 31 соединен, с положительной шиной 13 источника питания .

Вторичная обмотка трансформатора 29 с параллельно включенным вторым диодом 32 соединена с управляющим переходом симистора 1.

Устройство работает следующим образом.

При подключении источника переменного напряжения к шинам 3 и 4 на выходной обмотке трансформатора 5 формируется переменное напряжение с частотой питающей сети. После выпрямления диодным мостом 6 пульсирующее напряжение с частотой, в два раза пре- вьш1ающей частоту питакнцей сети, через делитель напряжения на резисторах 9 и 10 подается на первый вход интегрального компаратора 8, на второй вход которого подается стабилизированное напряжение с эталонного источника 11, величина которого выбирается так, что на выходе компаратора 8 форт мируется отрицательный импульсный сигнал, снимаемый с резистора 12, подключенного к шине 13 питания, передний и задний фронты которого расположены строго симметрично относительно точки перехода фазового напряжения через нулевое значение (фиг.2). Формирователь 14 импульса включения служит для предотвращения срабатьшания схемы при включении в произвольный

313

момент времени до прохождения фазового переменного напряжения через нулевое значение.

При включении в произвольный момент времени (точка а , фиг.2) происхо дит установка формирователя 14 в нулевое значение КС-цепью (резистор 15, конденсатор 16), подключенной к шине 13 источника питания и общей шине 17 тем самым запрещается работа генератора 20. На выходе инвертора 24 при включении устанавливается нулевое значение напряжения за счет установки элемента И-НЕ 23 в единичное состоя- ние отрицательным импульсом RC-цепоч- ки (резистор 15, конденсатор 16), соединенной с вторым входом элемента 23. Включение устройства производится подачей напряжения питания на логическую часть схемы, т.е. на формирователи 7 и 14 и генератор 20. Источник питания 11 и положительная шина 13 источника являются вторичными источниками одного блока питания и включаются одновременно с подачей на- . пряжения на микросхемы.

В момент времени Б (фиг. 2) происходит формирование переднего фронта импульса отрицательнбй полярности на выходе формирователя 7, который устанавливает формирователь 14 и-второй вход генератора 20 в единичное состояние, однако при этом работа генератора 20 по первому входу блоки- руется до формирования заднего фронта импульса компаратора, что соответствует точке Ь (фиг. 2). По заднему фронту импульса формирователя 7 происходит запуск генератора 20 отпираю- щих импульсов, поступающих с выхода генератора 20 через резистор 27 на импульсный усилитель, вьтолненный на транзисторе 28, импульсном трансформаторе 29, резисторе 30 и диоде 31. Резистор 30 предназначен для ограничения тока через транзистор 28, а диод 31 включен для защиты транзистора в моменты переключения.

Импульсы с выхода импульсного ; трансформатора 29 с параллельно подключенным диодом 32 поступают на управляющий электрод симистора 1 относительно входной шины 3.

Таким образом, устройство осзтце- ствляёт коммутацию напряжения переменного тока при включении только вблизи нулевого уровня, определяемого точностью установки Е,т- , что умень10 .

тает величину коммутационных помех при включении.различных видов нагрузок.

Формула изобретения 1. Переключатель переменного тока, содержащий симистор, силовые электроды которого последовательно с нагрузкой подключены к входной и выходной шинам переключателя, генератор отпирающих импульсов с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к управляюще му переходу симистора, источник питания и диодный мост, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности за счет уменьшения электромагнитных помех, введены формирователь управляющего импульса, входной трансформатор, диодный мост, ограничительный резистор, первый и второй диоды и формирователь импульса включения на двух элементах И-НЕ, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента-И-НЕ и через резистор последовательной RC-цепочки подклйо- чен к положительной шине источника питания и через конденсатор - к общей шине, второй вход формирования импульса включения соединен с выходом формирователя управляющего импульса и с первым входом второго элемента И-НЕ, выход первого элемента И-НЕ соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ и выходом формирователя импульса включения, вход формирователя ляющего импульса подключен к выходу диодного моста, включенного по схеме двухполупериодного выпрямителя, вто- рая диагональ которого соединена с вторичной обмоткой входного трансформатора, а первый вход генератора отпирающих импульсов соединен с выходом формирователя управляющего импульса, второй вход - с выходом формирователя импульса включения, третий вход - с первым входом формирователя импульсов включения, а выход через последовательно соединенные первичную обмотку выходного трансформатора, ограничительный резистор и параллельно к ним встречно включенный первый диод подключен к положительной шине источника питания, а параллельно вторичной обмотке выходного трансформатора включен второй диод.

2.Переключатель по п. 1, отличающийся тем, что формирователь управляющего импульса вьшолнен

в виде интегрального компаратора, измерительный вход которого подключен к делите.пю, средняя точка которого является его входом, установочный вход - к источнику опорного эталонного напряжения, а выход, являющийся выходом формирователя, через.резистор подключен к положительной шине источника питания.

3.Переключатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что генератор отпирающих импульсов содержит первый и второй элементы И-НЕ, первый и второй инверторы, конденсатор, пер

5

вый и второй резисторы и транзистор, причем первый вход первого элемента И-НЕ является первым входом генератора, второй вход является вторым входом генератора, выход первого элемента И-НЕ через первый инвертер подключен к первому входу второго элемента И-НЕ, выход которого через второй инвертор и первый резистор соединен с базой транзистора, эмиттер которого подключен к общей щине, коллектор является выходом генератора, а выходы первого инвертора и второго элемента И-НЕ через конденсатор и второй резистор соответственно подключены к третьему входу первого элемента И-НЕ, второй вход второго элемента И-НЕ соединен с третьим входом генератора.

+Еэт

-f

Ч S

Изобретение может быть использовано для включения блоков электрической и радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повьшение надежности путем уменьшения уровня электромагнитных помех, достигается за счет точного выбора момента включения нагрузки при переходе синусоидального напряжения через нулевое значение. Для этого в переключатель дополнительно введены входной трансформа- тор 5, диодный мост б, формирователь 7 управляющего импульса, форшфова- тель 14 импульса включения, диодь 31 и 32 и ограничительный резистор 30. Кроме того, переключатель содержит симистор 1, нагрузку 2, входную 3 и выходную 4 шины, интегральный ком- паратор 8, делитель на резисторах 9 и 10, источник 11 эталонного опорного напряжения, положительную 13 и общую 17 шины питания, элементы И-НЕ 18 и 19, генератор 20 отпирающих импульсов. Этот генератор содержит элементы И-НЕ 21 и 23,- инверторы 22 и 24, транзистор 28. Устройство осуществляет коммутацию напряжения переменного тока при включении вблизи нулевого уровня, что уменьшает величину коммутационных помех при включении различных видов нагрузки, 2 з.п. ф-лы, 2 ил. (О Фиг. }

Ьь/ход

дыход - форпирооот ля ii

wnepamopa 20

Редактор М.Бланар

Составитель А.Чаховский

Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши

Заказ 5714/55 Тираж 900Подписное

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