Ключ переменного тока

 

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 элеменс 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.

(1Ю (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 Н 03 К 17 56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

И АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР(фТИЙ (21), 3481439/18-21 (22) 03.08.82 (46) 07 .01.84. Бюл. М 1 . (72) С.Г.Кучеров(53) 621. 382 (088 ° 8) (56) 1. Иосифов И.А. и др. Устройство управления тиристорным.переключателем переменного тока. — "Радио, телевизия, электроника", Болгария, 1982, 9 1, с. 18-19.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 549891, кл. Н 03 К 17/56, 1977 (прототий).

{54) {57) КЛЮЧ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий симистор, силовые .выводы которого соединены через нагрузочный резистор и блок токовой защиты соответственно с шинами источника переменного напряжения, первый вход ди- . одного моста соединен с первым силовым выводом симистора, второй вход диодного моста соединен через резистор с управляющим входом симистора; а к выходной диагонали диодного мос-.

:та подключены выводы фототиристора. фототиристррного оптрона, анод светодиода которого подключен к шине источника питания, о т л и ч.а ю— шийся тем, что, с целью повы-. шения помехоустойчивости и надежности, введены дополнительный диодный мост, два логических элемента НЕ с

oIITpoHHoA развязкой по входу, эле-. ментй 3 И-НЕ, НЕ, 2И-НЕ; два элемейта

2И-2 ИЛИ-НЕ, полевой транзистор, конденсатор, два стабилитрона и два дополнительных резистора, причем два

:элемента 2И-2ИЛИ-НЕ соединены по схеме AS -триггера, входы дополнительного.диодного.моста подключены к шинам источника переменного напряжения, а к выходной диагонали -под. ключены две параллельные цепи из . последовательно соединенных дополнительного резистора и стабилитрона, катоды которых подключены к плюсово. му полюсу диагонали и через светодиод первого логического элемента НЕ с оптронной развязкой по входу —, со стоком полевого транзистора, исток которого соединен с анодом первого стабилитрона, зашунтированного конденсатором, а затвор — c анодом, второго стабилитрона, выход @ с первого логического элемента НЕ с . оптронной развязкой по входу подклю- чен к первому выводу 5 -входа

RS-триггера и через элемент НŠ— к первому входу элемента 3 И-НЕ и первому выводу . R -входа . 0$ -тригге-. Я ра, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента, ЗИ-НЕ, третий,вход которого подключен к шине управления, которая соединена с вторым выводом 5 -входа Я5 вЂ,триггера, первым входом элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с вы.ходом второго логического элемента ЙЕ с оптронной развязкой по:входу, светодиод которого соединен с выходом блока токовой защиты, выход элемента 2И-НЕ соединен. с вторым выводом A -axojla AS-триггера, а . выход элемента ЗИ-НЕ соединен через третий дополнительный резистор с катодом фототиристорного oIfTpoHB °

1066035

Изобретение относится к коммутационной аппаратуре и может применять ся в системах промышленной автоматики для беспомеховой коммутации мощных исполнительных элементов выходных сигналов логических интеграль- 5 ных микросхем серии TTA.

Известен ключ переменного тока, содержащий формирователь импульсов, управляющий включением тиристора в момент, когда мгновенное значение !О переменной ЭДС на его аноде близко к нулю Щ

Однако данный кпйч отличается сложностью, энергоемкостью (для гальванической развязки требуется электромеханическое реле), а также не имеет защиты от перегрузок по току.

Наиболее близким к предлагаемому является ключ, содержащий симистор, силовые выводы которого соединены через нагрузочный резистор и блок токовой защиты с шинами источника пере-. менного напряжения, первый вход диодного моста соединен с первым силовым выводом симистора и первым выводом нагрузочного резистора, второй вход диодного моста соединен через резистор с управляющим входом симнстора, а к выходной диагонали диодного моста подключены выводы фототиристора фотовиристорного оптрона, анод светодиода которого подключен к шине источника питания f23 .

Недостатками известного устройства являются вероятность электромагнитных помех при включении, отсутст- 35 вне автоматической разблокировки то ковой .защиты после снятия перегрузки»

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и надежности. 40

Поставленная цель достигается .тем, что в ключ переменного тока, содержащий симистор, силовые выводы которого соединены через нагруэочный резистор и блок токовой защиты сост- 45 ветственно 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 .дополнительный диодный мост, два логических эЛемента НБ с оптронной развязкой по входу, элементы ЗИ-НЕ, НЕ, 2И-НЕ два элемента 2И-2ИЛИ-НЕ, палерой транзистор,конденсаторрдва

60 стабилитрона и два дополнительных резистора, причем два элемента 2И.2ИЛИ-НЕ соединены по схеме 95 =.триггера, входы дополнительного диодно-. го моста подключены к шинам источни. 65 ка переменного напряжения, а к выходной 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 развязкой 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

5-входа Я$ -триггера и через элемент

НЕ к первому входу элемента ЗИ-НЕ и первому выводу R --входа AS -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 па входу, светодиод которого соединен с выходом.блока токовой защиты, выход элемента 2И-НЕ соединен с вторым выводом R -входа RS-триггера, а выход элемента 3 И-НЕ соединен через третий дополнительный резистор с катодом фототиристорного оптрона.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит симистор 1, фототиристорный оптрон 2, диодный мост 3, резистор 4, нагрузочный резистор 5, блок 6 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 "0", тогда на его выходе независимо от уровней сигналов.на двух других входах будет

"1", что соответствует выключенному состоянИю светодиода 8, а значит и фототиристора 7 фототиристорного on. трона 2, поэтому ток в цепи управляющего электрода симистора 1 не протекает и он закрыт.

1066035

65

То же самое происходит, когда (U sin 27iyt) > с Уд.u„o" где Ап — амплитуда, . — частота переменной ЭДС, Оо — напряжение на конденсато ре 16, tJgu,о- напряжение затвор-исток полевого транэистора 17, обеспечивающее величину тока от конденсатора 16 через канал транзистора и светодиод 18 оптронного логи- 10 ческого элемента HE 19, при которой выход его переключится из "1" в "0", и поскольку Ц„5ю 2%у1, выпрямленное диодным мостом 10, подается на затвор полевого транзистора, а на 15 его истоке напряжение равно Or. то напряжение затвор-исток транзистора будет больше U .ö.„6".è на выходе элемента HE 19 установится "1". Подключенная "1" через элемент HE 21 на соответствующий вход элемента

ЗИ-НЕ установит на его выходе "1" независимо от уровней на двух других входах.

Так как блок б токовой защиты, уп- >5 равляющий через светодиод 9 состоянием элемента HE 20, .функционирует после включения симистора, то первоначально выходной сигнал элемента

HE 20 соответствует току в цепи нагрузки ниже порогового — "1", и при включении симистора блок б токовой защиты можно не учитывать.

Необходимым и достаточным условием для открытия симистора является установка на выходе .элемента ЗИ-HE 35 уровня "0". Факторами, влияющими на переключение элемента ЗИ-НЕ на данном промежутке времениз являютоя момент принятий сигналом на шине 26 значения "1" и момент, когда, 40 (U s n 2% t) o Uq+U>.и.„о"

Рассмотрим комбинации этих факто I ров во времени, предварительно разбив полуволну Ц„sin2 I® Iна три участка: начальный, где 0„. sin 27if t 45 возрастает от 0 до 0<+ Uä.и.„о",. средний, где (Ц, ь п 2Л 1 ) ) Оо фи„о," конечный, где (V 5 ïßÉ) Убывает от Up > UzÄo" до О. Если, сигнал (26) примет зйаче- ние "1" Hcl начальном участке, то. на двух входах элемента ЗИ-НЕ будут

"1", а на третьем входе, к которому подключен прямой выход RS -триггера, будет "0", так как в предшествующий момент на объединенных конъюнкцией

Я-входах триггера были "1.", в итоге на выходе ЗИ-HE останется "1" и симистор не включится. Когда (t4ósin2Ãft) станет больше V<+0>,и „о" на объединенных конъюнкцией S --вхо. дах триггера установятся "1", на . 60 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 когда (U„sin 2 ) станет меньше

Оо + О .и „о", так как поданный на один из R -входов Триггера через элемент 2И-НЕ сигнал (26).блокирует переключение прямого выхода RS -триггера в "0", и на всех трех входах элемента ЗИ-НЕ будут "1", а выход ус. тановится в "0", Аналогичная ситуация повторится, если сигнал (26),примет значение

"1" на среднем участке за исключением случая, когда с момента принятия им этого значения до момента, где, убывая, (Ц,„sin 2//f t ) сравняется с

U + U .и.„п,-времени будет недостаточно для переключения R5-триггера из "0" в "1". Тогда в этой полуволне напряжения0 Ып 27 (включения симистора не произойдет и симистор.откроется на следующей полуволне O s n2llfh>, где при убывании выполнится неравенство (U sin 27ift) < U + U,è„о") . Этот случай в полной мере совПадает с ситуацией, когда сигнал (26) принимает значение "1" на конечном участке полуволны U sin 27ift, прямой выход триггера не переключится из "0" в

"1" и симистор также откроется лишь на следующей полуволне.

Таким образем,,симистор включается в первый MohfQtpT при строуб,"определенном убываюффм напряжении на аноде, равном-Ц .+ф .и„о, которое меж. но варьировать, исходя из реальных условий. При перегрузке ток через светодиод 9 оптронного элемента

НЕ 20 установит на выходе элемента

НЕ 20 и на соответствующем входе элемента 2И-НЕ уровень "0", что приведет к одновременному появлению на

R-входах RS-триггера "1", и прямой выход триггера переключится в "0", что -соответствует случаю, когда сигнал (26) принимает значение " 1" на: конечном участке полуволны U sin 27I ft . следовательно, симистор может включиться только на конечном участке следующей полуволны и такое включение буде повторятЬ. ся на каждой полуволне до тех пор, пока не будет устранена причина перегрузки.

Цепочка из резистора 12 и конденсатора 16, накапливая энергию в периоды, когда(Ц s n 2Ч О> Щщпфзволяет отказаться от дополнительного источника питания, етабилитрон 15 фиксирует напряжение на аноде, нри котором происходит первоначальное включение симистора, стабилитрон

14 ограничивает предельное значение

U>.u„p "полевого транз истора.

Жестко заданные условия включения симистора позволяют подобрать оптимальные величины параметров фото1066035

Составитель .В. Бабанов, Редактор н. )напева Техред А.Ач Корректор A,ôåðeíö

Заказ 11058/58 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент"„ г ужгород, ул.Проектная, 4 тиристора 7 и резистора 4, а также максимально приблизить время открывания симистора к моменту,,когда

Ц Й т g7i jt; достигает значения, гарантирующего переключение симисто ра иэ 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 .защиту фототиристора от перегрузки, уменьшить электромагнитные помехи включения .из-sa вероятного попадания на ампли-. тудное значение переменной ЭДС, йозволяет автбматически возвратить ключ в рабочее состояние после снятия перегрузки.