Электронный коммутатор сети переменного тока Советский патент 1993 года по МПК H03K17/13 

Предлагаемое техническое решение относится к электронике и предназначено для использования в системах питания переменным током различных радиоэлектронных устройств, в частности телевизионной контрольно-испытательной аппаратуры при необходимости коммутации на них переменного напряжения при пересечении нулевого уровня и при управлении коммутатором электрическими сигналами от внешних управляющих устройств.

Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения управления коммутатором внешними электрическими сигналами.

На фиг.1 представлена электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграмма работы предлагаемого устройства.

Устройство содержит диодно-тиристорный ключ 1, блок 2 его включения, управляемый элемент 3 памяти, интегрирующий элемент 4, формирователь 5 импульсов синхронизации, выпрямитель 6, развязывающий диод 7, ключ 8 включения, нагрузку 9, выходные 10, 11 и входные 12, 13 шины устройства, шины питания 14, 15 формирователя 6, двухвходовой элемент И 16, ключ 17, шины 1.8, 19 управления.

Формирователь 5 выполнен на фазомн- верторе 20 и ограничителе 21 амплитуды импульсов. Первый силовой вывод фазоинвертора 20 соединен с шиной 14 и выходом 23 формирователя 5, второй силовой вывод фазоинвертора 20 соединен с шиной 15, а управляющий вход фазоинвертора 20 соединен с входом 22 формирователя 5, ограничитель 21 включен между управляющим входом фазоинвертора 20 и шиной 15.

Блок2 может быть выполнен, например, на оптроне, состоящем из светодиода и фо- тотиристора, элемент 3 памяти - например на маломощном тиристоре . двухвходовый элемент И 16 может быть интегральным элементом или выполнен на транзисторах, ключ 17 может быть интегральным или выполнен на транзисторе.

ел С

vj

чО 00

ю о ю

Управляющий вход диодно-тиристорно- го ключа 1 соединен с выходом блдка 2 включения, вход которого подключен к выходу управляемого элемента 3 памяти, выходы ключа 1 через нагрузку 9 соединены с выходными шинами 10, 11 устройства. Выводы диагонали переменного тока выпрямителя 6 через ключ 8 включения подключены к входным шинам 12, 13 устройства, которые соединены с источником пониженного сетевого напряжения (на чертеже не показан), первый вывод диагонали постоянного тока выпрямителя 6 образует две шины 14 и 15 питания формирователя 5, элементов 4, 3, 16 и 17 блока 2. Второй вывод диагонали постоянного тока выпрямителя 6 соединен с входом 22 формирователя 5, выход 23 которого соединен с входом интегрирующего элемента 4, выходом подключенного к первому входу двухвходового элемента И 16, второй вход которого соединен с клеммой 18. Выход элемента И 16 соединен с управляющим входом элемента 3. Силовой вход ключа 17 соединен с выводом анода светоизлучающего диода блока 2. Выход ключа 17 соединен с общей шиной 15. Управляющий вход ключа 17 соединен с клеммой 19. Диод 7 включен между вторым выводом диагонали постоянного тока выпрямителя 6 и шиной 14.

Коммутатор работает следующим образом. В исходном (выключенном) состоянии ключ 8 включения разомкнут. Устройство обеспечено поэтому диодно-тиристорный ключ 1 разомкнут и в цепи нагрузки 9 ток отсутствует. .

При замыкании ключа 8(t0, фиг.2) пониженное сетевое напряжение поступает на выпрямитель б, который служит для получения пульсирующего напряжения Увыпр. (фиг.2б) с удвоенной частотой сети. Для упрощения схемы коммутатора выпрямитель 6 является общим для получения питания ипит. (фиг.2г) формирователя 5, элемент-ов 3, 4, 16 и 17 блока 2 и является источником получения синхронизирующих импульсов. Удвоенная частота пульсирующего напряжения позволяет получить синхронизирующие импульсы, соответствующие каждому прохождению синусоидального напряжения через нуль. Развязывающий диод 7 исключает сглаживание пульсирующего напряжения на выходе выпрямителя 6. Далее пульсирующее напряжение поступает на ограничитель 21. На выходе ограничителя 21 формируются трапецеидальные импульсы, Dorp. (фиг.2в), поддерживающие фазоинвертор 20 в открытом состоянии. В промежутках между импульсами фазоин- вертор 20 закрывается. При этом на коллекторе фазоинвертора 20 выделяется положительный синхронизирующий импульс UK (фиг.2д). Так как фазоинвертор 20 закрывается в момент времени, близком к переходу

синусоиды через нуль, то и выделенный на коллекторе импульс будет соответствовать этому времени. Для повышения точности включения диодно-тиристорного ключа 1 в момент перехода сетевого напряжения черезнуль между формирователем 5 и элементом 3 памяти включен интегрирующий элемент 4.

Точность включения определяется половиной длительности синхронизирующего

5 импульса. Подбирая время задержки включения диодно-тиристорного ключа 1 на половину длительности импульса с помощью интегрирующего элемента И, можно добиться полной синхронизации включения

0 диодно-тиристорного ключа 1 с моментом перехода сетевого напряжения через нуль (иинтегр.)(фиг.2е). Интегрирующий элемент 4 улучшает помехоустойчивость коммутатора. После интегрирующего элемента 4 синхро5 визирующие импульсы поступают на первый вход двухвходового элемента И 16. На выход элемента И 16импульсы не проходят, т.к. сигнал на втором входе отсутствует. При подаче в момент времени ti на второй вход

0 18 элемента И .16 сигнала Uynp.1 (фиг.2ж) синхронизирующий импульс проходит на выход элемента И 16 (UK фиг.2д) и далее на вход элемента 3 памяти - в управляющую цепь маломощного тиристора. Тиристор

5 включает оптрон блока 2 включения. Блок 2 включения обеспечивает гальваническую развязку элементов коммутатора от сетевого напряжения, поступающего на диодно- тиристорный ключ 1 и нагрузку 9. Тиристор

0 элемента 3 памяти открывается, включая при этом светодиод оптрона блока 2 включения, Управляющая цепь диодно-тиристорного ключа 1 замыкается через фототиристор оптрона, открывая ключ 1 и

5 подключая нагрузку 9 к сети.

Необходимым условием прохождения синхронизирующих импульсов через элемент И является выражение гуПр Тс.н. где Тупр.-величина длительности импульса

0 Uynpi;

Тс.и. - период следования асинхронизи- рующих импульсов.

При исчезновении управляющего сигнала Uynp.t коммутатор остается включен5

ным, т.к. тиристор элемента 3 памяти открыт. Для выключения коммутатора на управляющий вход 19 ключа 17 необходимо подать сигнал Uynp.2 (t3 фиг.2и). При этом ключ 17 открывается и шунтирует светодиод

оптрона блок 2 и элемент 3 памяти. Напряжение на аноде маломощного тиристора элемента 3 памяти уменьшается до нуля и тиристор.закрывается, выключая светодиод оптрона блока 2. Фототиристор оптрона также закрывается ключ 1 отключает нагрузку 9 от сети. (t4 фиг.2к). При подаче следующего сигнала Uynp.i процесс повторяется (ts, te фиг.2к).

Новые признаки позволили управлять электронным коммутатором с помощью внешних электрических сигналов, поступающих от различных устройств управления или ЭВМ. При этом все положительные признаки электронного коммутатора сохраня- ются.

Предлагаемое техническое решение найдет/применение в устройствах, где необходима коммутация мощных потребителей ,с помощью внешних управляющих сигна- лов.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Электронный коммутатор сети переменного тока, содержащий диодно-тири- сторный ключ, блок его включения, управляемый элемент памяти, интегрирующий элемент, формирователь импульсов синхронизации, выпрямитель, развязывающий диод, ключ запуска, выходы диодно-ти- ристорного ключа через нагрузку соединены с выходными шинами, а управляющий вход соединен с выходом блока включения, вход которого подключен к выходу управляемого элемента памяти, выводы диагонали переменного тока выпрямителя через ключ запуска подключены к входным шинам устройства, первый

вывод диагонали постоянного тока выпрямителя образует две шины питания формирователя импульсов синхронизации, интегрирующего элемента, управляющего элемента памяти и блока включения, второй вывод диагонали постоянного тока выпрямителя соединен с входом формирователя импульсов синхронизации, выход которого соединен с входом интегрирующего элемента, развязывающий диод включен между вторым выводом диагонали постоянного тока выпрямителя и первой шиной питания, формирователь импульсов синхронизации выполнен на фазоинверторе, и ограничителе амплитуды импульсов, первый силовой вывод фазоинвертора соединен с первой шиной питания и выходом формирователя импульсов синхронизации, второй силовой вывод фазоинвертора соединен с второй шиной питания, управляющий вход фазоинвертора соединен с входом формирователя импульсов синхронизации, ограничитель амплитуды импульсов включен между управляющим входом фазоинвертора и вто- рой шиной питания, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены двухвходовой элемент И и ключ, силовой вход и силовой выход которого соответственно соединены с анодом излучающего диода блока включения и с общей шиной, при этом выход интег- рирующего элемента подключен к управляющему входу управляющего элемента памяти через элемент И, второй вход которого соединен с первой шиной управления, а вход управления ключа - с второй шиной управления.

Использование: изобретение относится к электронике и может быть использовано в системах питания переменным током различных радиоэлектронных устройств, в частности телевизионной контрольно-испытательной аппаратуры. Сущность изобретения -устройство содержит диодно-тиристорный ключ, блок его включения, управляемый элемент памяти, ин- тегрирующий элемент, формирователь импульсов синхронизации, выпрямитель, развязывающий диод, ключ запуска, две входные шины, две выходные шины, двухвходовой элемент И, ключ, две шины управления. 2 ил.

ФигЛ

д) ц$ч

АААЛАЛ

п п п n n h

ь п () n ...,Ј

J.TCM. --J