Коммутирующее устройство Советский патент 1988 года по МПК H03K17/814 H03K17/60 

/5

(Л

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики. Цель изобретения - автоматическое включение коммутирующего устройства после устранения фактора перегрузки или короткого замыкания нагрузки. При возникновении перегрузки или короткого замыкания в нагрузке ключевой элемент 1 работает в режиме импульсного ограничения тока. Если короткое замыкание сохраняется, ключевой элемент 1 выключается, при этом включается токостабилизирующий элемент 15. После устранения перегрузки или короткого замыкания на выходе устройства от тока, задаваемого токостабнлизирую- щим элементом 15, появляется напряжение, достаточное для срабатывания порогового интегрирующего элемента 13, после чего токостабилизирующий элемент 15 выключается, а ключевой элемент I включается. 1 ил.

20

Од

О5 Од

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики.

Цель изобретения - автоматическое включение после устранения фактора перегрузки или короткого замыкания нагрузки.

На чертеже изображена принципиальная схема коммутирующего устройства.

Устройство содержит ключевой элемент 1, выполненный в виде одиночного или составного транзистора, датчик 2 тока, транзистор 3 защиты, токоограничивающий резистор 4, дроссель 5, г лярности) и нагрузки 20 включение

первый 6 и второй 7 диоды, пороговый элемент 8 (цепь из нескольких диодов или стабилитрон), формирователь 9 импульса запуска, элемент И- НЕ 10, формирователь 11 синхроимпульсов, элемент ИЛИ 12, пороговый интегрирующий элемент 13, элемент 14 запрета, управляемый токостабилизи- рующий элемент 15 (на чертеже пред20

ключевого элемента обеспечивает подачей на управляющую шину 18 си нала управления. При этом сначала происходит включение формирователя импульса запуска, с выхода которо на первый вход элемента ИЛИ 2 по пает сигнал, соответствующий I, определенной длительностью, сформи ванной формирователем 9. Сигнал

ставлен один из вариантов вьтолнения) 25 поступает на второй вход элемента Ишину 16 питания, общую шину 17, шину 18 управления, выходную шину 19, нагрузку 20.

Первый вывод ключевого элемента 1 соединен через датчик 2 тока с шиной 16 питания, с которой соединен первый вывод формирователя 9 импульса запуска и эмиттер транзистора 3 защиты, база которого соединена с выходом датчика 2 тока и с первым выводом поро- гового элемента 8. Коллектор транзистора 3 соединен с первым выводом то- коограничивающего резистора 4 и с управляющим выводом ключевого элемента 1, второй вывод которого соединен че- рез первый диод 6 с общей шиной 17, через второй диод 7 - с вторым выви- дом порогового элемента 8, с первым выводом формирователя 11 синхроимпульсов, а через дроссель 5 - с выходной шиной 19. Второй вывод формирователя 11 соединен с общей шиной 17. Первый вход элемента И-ИЕ 10, который подключен относительно общей шины 17, соединен с шиной 18 управления. Второй вход элемента И-НЕ 10 соединен с выходом элемента ИЛИ 12. Выход элемента И-НЕ 10 соединен с вторым выводом резистора 4. Первый вход элемента ИЛИ 12 соединен с выходом формирователя 9 импульса запуска, а второй вход - с выходом порогового интегрирующего элемента 13, вход которого относительно общей шины 17 соединен

с выходной шиной 1-9. Управляемый то- костабилизирующий элемент 15 включен между шинами 16 и 19. Прямой вход элемента 14 запрета соединен с шиной 18 управления, запрещающий вход - с выходом элемента ИЛИ 12, а выход - с управляющим входом токостабилизирую- щего элемента 15.

Устройство работает следующим образом.

При подключенных к шинам 16 и 19 относительно общей шины 17 источника питания (в указанной на чертеже полярности) и нагрузки 20 включение

ключевого элемента обеспечивается подачей на управляющую шину 18 сигнала управления. При этом сначала происходит включение формирователя 9 импульса запуска, с выхода которого на первый вход элемента ИЛИ 2 поступает сигнал, соответствующий I, с определенной длительностью, сформированной формирователем 9. Сигнал 1

0 Q

5

0

5

НЕ 10, на первом входе которого присутствует также сигнал I с управляющей шины 18. С выхода элемента 10 сигнал, соответствующий О, обеспечивает включение ключевого элемента в момент появления ближайшего узкого импульса от формирователя 11 синхроимпульсов, запирающего транзистор 3. После включения ключевого элемента 1 запертое состояние транзистора 3 будет обеспечено шунтирующим воздействием на его эмиттерный переход открытых ключевого элемента 1 и диода 7 .

Далее в зависимости от параметров динамической нагрузки возможны два режима работь устройства: без ограничения тока и с ограничением выходного тока.

В первом режиме на выходе устройства появляется напряжение, которое поступает на вход элемента 13, вследствие чего с некоторой задержкой на второй вход элемента ИЛИ 12 поступает сигнал, соответствуюш 1й 1, что вызывает поддержание на втором входе элемента И-НЕ 10 сигнала, соответствующего 1, даже после окончания действия импульса с выхода формирователя 9. Следовательно, для нормального функционирования длительность импульса с выхода формирователя 9 должна быть соответственно больше длительности задержки с элемента 13.

Логическая де элемента 14

3

на

1

запрещающем вхо запрета обеспечивает с его выхода сигнал 1, вследствие чего токостабилизирующий элемент 15 выключен.

Во втором режиме с ограничением пускового тока, что характерно для динамическойнагрузки, ток после первого включения ключевого элемента 1 достигает через некоторое время (зависимое от параметров нагрузки) порогового значения, вследствие чего начинается процесс включения транзистора 3 защитт:, и соответствующий процесс включения ключевого элемента 1, на котором увеличивающееся напряжение обеспечивает запирание диода 7 и отпирание порогового элемента 8. При этом несмотря на то, что сигнал с датчика 2 тока уменьшается, поддержание открытого состояния транзистора 3 обеспечивается формирователем 11 через элемент 8, вследствие чего ключевой элемент I полностью выклю- чается, и это состояние поддерживается до появления узкого очередного импульса с выхода формирователя 11 синхроимпульсов.

В цепи дросселя 5 и нагрузки 20 после выключения элемента 1 происходит спад тока через диод 6. Этот процесс длится до тех пор, пока с формирователя 1I не поступит очередной узкий импульс, обеспечивающий запирание транзистора 3 защиты и, следовательно, включение ключевого элемента I. Далее процессы включения-выключения повторяются, если условия для роста тока сохранены, тем самым обеспечивается импульсная отсечка пускового тока. Частота формирователя 11 синхроимпульсов связана с параметрами схемы и требуемыми значениям токов в нагрузке 20.

В режиме сильной перегрузки по току или короткого замыкания в нагрузке, или на выходной шине устройства работа ключевого элемента I первоначально имеет импульсный характер до тех пор, пока вселдствие снижения напряжения на выходе пороговый рирующий элемент 13 не выработает на своем выходе сигнал О, поступающий на второй вход элемента ИЛИ 12. При этом на первом входе уже присутствует аналогичный сигнал. Это приводит к появлению О на втором входе элемента И-iiE 10 и на запирающем входе

1406766

5

0

5

0

5

0

5

0

5

элемента 14 запрета. При этом воздействием 1 с выхода элемента 10 обеспечивается выключение ключевого элемента I, а воздействием О с выхода элемента 14 - включение токостабили- зирующего элемента 15, который обеспечивает заданный минимально необходимый ток на выходной шине устройства. В таком состоянии устройство находится до тех пор, пока существует короткое замыкание. При этом ключевой элемент 1 полностью ыключен.

После устранения короткого замыкания на сопротивлении нагрузки 20 от тока, задаваемого токостабилизирую- щим элементом 15, выделяется некоторое напряжение, достаточное, чтобы пороговый интегрирующий элемент 13 выработал на своем выходе сигнал, на втором входе элемента И-НЕ 10 и на запрещающем входе элемента 14 запрета, вследствие чего обеспечатся условия для включения ключевого элемента 1 и выключения токостабилизирую- щего элемента 15. Устройство вернется к первоначальному режиму работы.

Таким образом, введение дополнительных элементов и их связей обеспечивает режим автоматического восстановления работы устройства после устранения короткого замыкания на выходе. При этом в режиме короткого замыкания устройство не является источником импульсных помех, так как ключевой элемент полностью выключен.

Формула изобретения

Коммутирующее устройство, содержащее ключевой элемент, датчик тока, транзистор защиты, токоограничиваю- щий резистор, дроссель, два диода, пороговый элемент, формирователь импульса запуска, элементы И-ПЕ, ИЛИ, формирователь синхроимпульсов, пороговый интегрирующий элемент, первый вывод ключевого элемента через датчик тока соединен с шиной питания, с которой соединены первый вывод формирователя импульса запуска и эмиттер транзистора защиты, база которого соединена с выходом датчика тока и первым выводом порогового элемента, а коллектор - с первым выводом токо- ограничивающего резистора и управляю- выводом ключевого элемента, второй вывод которого соединен через первый диод с общей шиной, через второй диод - с вторым выводом порогового элемента и с выходом формирователя сиихроимпульсов, а через дроссель с выходной шиной, первый вход элемента И-НЕ, которьй включен относитель- ио общей шины, соединен с управляющей шиной, второй вход - с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульса запуска, вход которого соединен с управляющей шиной, выход элемента И-НЕ соединен с вторым выводом токоограничивающего резистора, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом порогового интегрирующего эле

мента, вход которого относительно общей шины соединен с выходной шиной, отличающееся тем, что, с целью автоматического включения после устранения фактора перегрузки или короткого замыкания нагрузки, в него введены элемент запрета и управляемый токостабилиэирующий элемент, ко- торьй включен между входной и выходной шинами, прямой вход элемента запрета соединен с управляющей шиной, запрещающий вход - с выходом элемента ИЛИ и с вторым выходом элемента И-НЕ, а выход - с управляющим входом токостабилизирующего элемента.