Управляемый ключ

 

Изобретение может быть использовано , в частности, в преобразователях постоянного напряжения в переменное, реверсивных коммутаторах питания, . усилительно-преобразовательных устройствах управления активно-индуктивными нагрузками. Управляемый ключ (УК) содержит источники 1 и 2 питания с выключателями, нагрузку 3, управляющие элементы 4 и 14, тиристор 5, отсекающий диод 6, ключевой элемент 7, резисторы 8, 11-13, 22, 23, фотоприемник 9 оптрона, светодиод 10, обратные диоды 15, 16, блок 17 управления , блокирующие элементы 18-20, диод 21, формирователь 24. Изобретение расширяет функциональные возможности УК путем реализации характеристики трехпозйционного реле. В описании изобретения даны электрические схемы формирователя 24 и его коммутационного блока. 4 . ф-лы, 4 ил., 3 табл. (Л с со 4: ел со со 4

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„>ass

А1

<594 Н 03 К !7/73

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTGPCHGMV СВИДЕТЕПЬС ГВУ! в1 ( :, А

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4070261/24-21 (22) 04.04.86 (46) 15.10.87. Бюл. 11 - 38 (72) С.А.Соколов, А.А.Андреев и Л.А.Дьяконова (53) 62!.316 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 627591, кл. Н 03 К 17/72, 1978.

Авторское свидетельство СССР

К 1192136, кл. Н 03 К 17/73, 1983. (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ КЛЮЧ (57) Изобретение может быть использовано, в частности, в преобразователях постоянного напряжения в переменное, реверсивных коммутаторах питания,. усилительно-преобразовательных устройствах управления активно-индуктивными нагрузками. Управляемый ключ (УК) содержит источники 1 и 2 питания с выключателями, нагрузку 3, управляющие элементы 4 и 14 тиристор 5, отсекающий диод 6, ключевой элемент 7, резисторы 8, 11-13, 22, 23, фотоприемник 9 оптрона, светодиод 10, обратные диоды 15, 16, блок 17 управления, блокирующие элементы 18-20, диод 21, формирователь 24. Изобретение расширяет функциональные возможности УК путем реализации характеристики трехпозиционного реле. В описании изобретения даны электрические схемы формирователя 24 и его коммута" ционного блока. 4 э.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

134533

Изобретение относится к ключевым устройствам преобразовательной техники и может быть использовано в при- борах и блоках радиотехнических устI ройств различного назначения и, в частности, в преобразователях постоянного напряжения в переменное, реверсивных коммутаторах питания, усилительно-преобразовательных устройствах управления активно-индуктивными нагрузками, а также в качестве мощного ключа.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем реализации усгройством характеристики трехпозиционного реле.

На фиг.1 представлена схема управляемого ключа; на фиг.2 — схема формирователя; на фиг.3 — схема коммутационного блока; на фиг.4 — схема блока управления.

Управляемый ключ (фиг.I) содержит последовательно соединенные первый и второй источники 1 и 2 питания с вы- 2g ключателями, нагрузку 3 (активно-индуктивную), последовательно соединенные первый управляющий элемент 4, тирйстор 5, отсекающий диод 6, ключевой элемент 7, между анодом и управляющим З0 электродом тиристора 5 включены последовательно соединенные первый резистор 8 и фотоприемник 9 оптрона, светодиод 10 которого через второй резистор 11 подключен параллельно ключевому элементу 7 третий и четвертый резисторы 12 и 13, второй управляющий элемент 14, первый и второй обратные диоды 15 и 16, блок 17 управления, первый, второй и третий 40 блокирующие элементы 18-20, диод 21, пятый и шестой резисторы 22, 23 и формирователь 24, Формирователь 24 (фиг.2) содержит коммутационный блок 25, первый и вто- 45 рой IK-триггеры 26 и 27, третий источник 28 питания с выключателем, первый и второй микропереключатели 29 и 30, первый, второй, -.ðåòèé, четвер- . тый пятый шестой развязывяющие 50 диоды 31-.36, седьмой, восьмой, девятый и десятый резисторы 37-40, первый и второй согласующие транзисторные элементы 41 и 42. Коммутационный блок 25 (фиг.Ç) содержит мостовые схемы, плечи которых образованы соответствующими одиннадцатым, двенадцатым, тринадцатым, четырнадцатым,, пятнадцатым, шестнадцатым, семнадцатым и восемнадцатым резисторами 43-50 и контактами третьего, четвертого, пятого и шестого микропереключателей 5154 (например, типа ИП-12) и четыре

RS-триггера 55-58, каждый из которых выполнен на двух логических схемах ИНЕ (например, типа 133ЛЛЗ) с обратными связями.

Блок 17 управления (фиг.4) содержит две логические схемы И-НЕ (например, типа 133ЛАЗ ) 59 и 60, девятнадцатый, двадцатый и двадцать первый резисторы 61-63, конденсатор 64, седьмой микропереключатель 65 (например, типа MII-12),, обеспечивающий при замыкании подключение генератора к счетным выводам IK-триггеров, В качестве 1К-триггеров может быть использована микросхема типа

133ТВ1.

Вместо микропереклочателей могут быть использованы управляемые электронные ключи.

Вместо тиристорного оптрона может быть использован транзисторный оптрон.

Управляемый ключ. содержит два источника 12 питания, первые разнополярные полюсы которых соединены с первым выводом нагрузки 3, а между вторыми разнополярными полюсами первого и второго источников 1 и 2 питания включена последовательная цепь, содержащая согласно соединенные первый управляющий элемент 4, тиристор 5, отсекающий диод 6 и ключевой элемент 7, между анодом и управляющим электродом тиристора 5 включены последовательно соединенные первый резистор 8 и фотоприемник 9 оптрона, светодиод 10 которого через второй резистор 11 подключен параллельно ключевому элементу 7, входной вывод ключевого элемента 7 соединен через третий резистор 12 с первыми разнополярными полюсами источников 1 и 2 питания, второй управляющий элемент 14 включен параллельно входу ключевого элемента 7, а четвертый резистор 13 включен между входным выводом второго управляющего элемента 1,4 и точкой соединения тиристора 5 с первым управляющим элементом 14, второй вывод нагрузки 3 соединен с катодом тиристора 5 и анодом отсекающего диода 6 и через соответствующие первый и второй обратные диоды 15 и 16 — с вторыми разнополярны3 13 ми полюсами источников 1 и 2 питания, блок 17 управления, цепь, состоящая из согласно соединенных перехода коллектор — эмиттер первого блокирующего элемента 18 и диода 21, включена параллельно входу ключевого элемента 7., база первого блокирующего элемента 18 через пятый резистор 22 подсоединена к первым разнополярным полюсам источников питания 1 и 2 и к второму выводу формирователя 24 и через, переход коллектор— эмиттер второго блокирующего элемента !9 к отрицательному полюсу второго источника 2 питания и общему выводу формирователя 24, база второго блокирующего элемента 19 подключена к первому управляющему выводу формирователя 24, база первого управляющего элемента 4 через последовательно соединенные шестой резистор 23 и переход коллектор — эмиттер третьего блокирующего элемента 20 подключена к отрицательному полюсу второго источника питания 2, база третьего блокирующего элемента 20 подсоединена к второму управляющему выводу формирователя 24, положительный полюс первого источника 1 питания связан с первым выводом формирователя 24, счетный вывод и первый и второй выводы для подключения питания блока 17 управления подключены соответственно к счетному выводу и выводам для подключения питания формирователя 24.

Формирователь 24 содержит первый и второй согласующие транзисторные элементы 41 и 42, коллекторы которых подключены .соответственно к первому и второму управляющим выводам формирователя 24, а эмиттеры объединены и подключены к общему выводу формирователя 24, к отрицательному полюсу третьего источника 28 питания, базы согласующих транзисторных элементов 41 и 42 связаны с катодами соответствующих первого и второго развязывающих диодов 31 и 32, аноды которых соединены с катодами соответствующих третьего и четвертого развязывающих диодов 33 и 34, аноды которых подключены к анодам соответствующих пятого и шестого развязывающих диодов 35, 36 и через соответствующие седьмой и восьмой резисторы 37, 38 — к первому и второму выводам, формирователя 24, которые соединены через соответствующие девятый и десятый резисторы 39

45334 4 и 40 к первым и вторым управляющим выводам формирователя 24, катоды пятого и шестого развязывающих дио5 дов 35 и 36 соединены через контакты соответствующих первого и второго микропереключателей 29 и 30 соответственно с прямым и инверсным выходами первого и второго I K-триггеров 26 и 27 счетные входы которых объединены и подключены к счетному выводу формирователя 24, I- и К-входы IKтриггеров 26 и 27 подсоединены к соответствующим )- и К-установочным выводок коммутационного блока 25, соответствующие первый и второй выводы для подключения питания IK-триггеров соединены с соответствующими полюсами третьего источника 28 питания, первый и второй выводы для подключения питания коммутационного блока 25 соединены с соответствующими выводами для подключения питания формирователя 24.

25 Коммутационный блок 25 содержит четыре мостовых схемы, четыре RSтриггера 55-58, каждый из которых выполнен на двух логических схемах ИНЕ с перекрестными обратными связязо ми, прямые выходы RS-триггеров подключены к соответствующим I- и К-установочным выводам коммутационного блока, а R- u S-входы каждого из

RS-триггеров подсоединены к соответствующим выводам диагоналей мостовых схем, плечи каждой из которых образованы соответственно одиннадцатым и двенадцатым 43 и 44, тринадцатым и четырнадцатым 45 и 46, пятнадцатым

4О и шестнадцатым 47 и 48, семнадцатым и восемнадцатым резисторами 49 и 50 и соответствующими контактами третьего, четвертого пятого и шестого ,микропереключателей 51-54, первые вы45 воды одних диагоналей мостовых схем— .подвижные части контактов микропереключателей и отрицательные выводы для подключения питания RS-триггеров— подсоединены к первому выводу для

О подключения питания коммутационного блока 25, а вторые выводы этих же диагоналей — объединенные выводы парных одиннадцатого и двенадцатого 43 и 44, тринадцатого и четырнадцатого 45 и 46., пятнадцатого и шестнадцатого 47 и 48, семнадцатого и восемнадцатого 49 и 50 резисторов и положительные выводы для подключения питания RS-триггеров — соединены с вто5 134 рым выводом для подключения питания коммутационного блока 25.

Каждый блокирующий 18-20, второй управляющий 14 и согласующие 41 и 42 элементы выполнены на транзисторе, ° базоэмиттерный переход которого шунтирован резистором.

Ключевой 7 и первый управляющий элементы 4 выполнены по схеме Дарлингтона.

Блок управления 17 содержит две последовательно соединенные логические схемы И-НЕ 59 и 60, седьмой микропереключатель 65, девятнадцатый, двадцатый и двадцать первый 61, 62, 63 резисторы, конденсатор 64, подключенный параллельно соответственно входным и выходным выводам первой и второй логических схем -HE 59 и 60 и последовательно соединенным девятнадцатому и двадцатому резисторам 61, 62, объединенные выводы которых связаны с объединенными выводами первой и второй логических схем И-HE 59 и 60, выходной вывод второй логической схемы И-НЕ 60 подключен через контакты седьмого микропереключателя 65 к счетному выводу блока 17 управления, -а входные выводы первой логической схемы И-НЕ 59 связаны через двадцать первый резистор 63 с первым выводом для подключения питания блока 17 управления, соединенного с отрицательными выводами для подключения питания логических схем -HE 59 и 60, положительные выводы для подключения питания которых связаны с вторым выводом для подключения питания блока 17 управления.

Управляемый ключ работает следующим образом.

Подключение управляемого ключа осуществляется включением первого, второго и третьего источников 1, 2 и 28 питания при помощи выключателей.

Предположим, что в статическом состоянии микропереключатели 29 и 30 разомкнуты; микропереключатель 65 разомкнут, и блок 17 .управления не выдает на счетные входы IК-триггеров управляющие импульсы, микропереключатели 51-54 в коммутационном блоке 25 находятся в таком положении, когда на выводах 1<, 1, К„, К устанавливаются "1", и IK-триггеры 26 и 27 в зависимости от предыдущего своего состояния, встанут в одно из устойчивых состояний, например на прямом выводе

5334 6

"0", а на инверсном "1" в соответствии с табл. 2, в которой указана логика работы IК-триггеров.

В этом случае первый и второй согласующие 41, 42 и первый блокирующий 18 элементы устанавливаются в замкнутое состояние, а второй и третий блокирующие 19 и 20, первый и

10 второй управляющий 4 и 14 и ключевой 7 элементы — в разомкнутое состояние.

Ток в нагрузке не протекает. При этом микропереключатели 29 и 30 замк 5 нуты, Второй согласующий 42, первый и третий блокирующие 18 и 20 и первый управляющий 4 элементы устанавливаются в замкнутое состояние, а первый согласующий 41, второй блокирующий 19, ключевой 7 элементы — B разомкнутое состояние.

Ток в нагрузке протекает от первого источника питания.

Работа управляемого ключа осуще25 ствляется в соответствии с 3-й строкой табл. 1, в которой показана логика работы силовой части устройства.

При смене положения микропереключателей 51-54 в коммутационном блоке

ЗО на противоположное, в соответствии с табл. 3 (где показана логика работы коммутационного блока) на выводах

1<, 1, К<, К устанавливаются "0".

1К-триггеры остаются в прежнем состоянии; следовательно, силовая часть. устройства также не меняет своего состояния.

При установке микропереключате4О лей 51-54 в начальное положение IKтриггер изменяет свое состояние: на прямом выводе "1", а на инверсном

I I t1

О, при этом изменяется состояние силовой части устройства с соответ45 ствии с табл. 1: ток в нагрузке реверсируется.

Предположим, что в динамическом состоянии микропереключатели 29 и 30 замкнуты, микропереключатели 51-54 коммутационного блока установлены в таком положении, что на выходах I,, Iz К<, К коммутационного блока ус,тановлены "1" микропереключатель 65

Ф ю в блоке управления замкнут, и на счетные входы IK-триггеров поступают импульсы заданной частоты. Под воздействием счетных импульсов происходит переключение IK-триггеров и, соответственно, силовой части устрой-1345

Ф о р м у л а ства. При переключении исключено протекание сквозных токов в устройстве.

Предлагаемым устройством обеспечи-. вается возможность реализации всех видов режимов импульсного питания активно-индуктивной нагрузки. изобретения

1. Управляемый ключ, содержащий два источника питания, первые разнополярные полюсы которых соединены с о первым выводом нагрузки, а между вторыми разнополярными полюсами первого 16 и второго источников питания включены последовательно соединенные первый управляющий элемент, тиристор, отсекающий диод, и ключевой элемент, между анодом и управляющим электро- 2п дом тнристора включены последовательно соединенные первые резистор и фотоприемник оптрона, светодиод которого через второй резистор подключен параллельно ключевому элементу, вход- 25 ной вывод ключевого элемента соединен через третий резистор с первыми разнополярными полюсами источников питания, второй управляющий элемент включен параллельно входу ключевого gg элемента, а четвертый резистор включен между входным выводом второго управляющего элемента и точкой соединения тиристора с первым управляющим элементом, второй вывод нагрузки соединен с катодом тиристора и анодом отсекающего диода и через соответствующие первый и второй обратные диоды — с вторыми разнополярными полюсами источников питания, блок управле- 40 ния, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены первый, второй и третий блокирующие элементы, пятый и шестой резисторы, диод и фор- 45 мирователь, положительный полюс первого источника питания связан с первым выводом формирователя, цепь, состоящая из согласно соединенных перехода коллектор — эмиттер первбго блокирующего элемента и диода, включена параллельно входу ключевого элемента, база первого блокирующего элемента через пятый резистор подсоединена к первым разнополярным полюсным источников питания и к второму выводу формирователя и через переход коллектор — эмиттер второго блокирующего элемента — к отрицательному полюсу

334 8 второго источника питания и общему выводу формирователя, база второго блокирующего элемента подключена к первому управляющему выводу формирователя, база первого управляющего элемента через последовательно соединенные шестой резистор и переход коллектор — эмиттер третьего блокирующего элемента подключена к отрицательному полюсу второго источника питания, ба. за третьего блокирующего элемента подсоединена к второму управляющему выводу формирователя, счетный вывод и первцй и второй выводы для подключения питания блока управления подключены соответственно к счетному выводу и выводам для подключения питания формирователя.

2. Ключ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что каждый блокирующий, второй управляющий и согласующие элементы выполнены на транзисторе, базоэмиттерным переход которого шунтирован резистором.

3. Ключ по и.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что ключевой и первый управляющие элементы выполнены по схеме Дарлингтона.

4. Ключ по п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что формирователь содержит коммутационный блок, два tKтриггера, третий источник питания, два микропереключателя, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой развязывающие диоды, резисторы с седьмого по десятый, первый и второй согласующие транзисторные элементы, коллекторы которых подключены соответственно к первому и второму управляющим выводам формирователя, а эмиттеры объединены и подключены к общему выводу формирователя к отрицательному полюсу третьего источника питания, базы согласующих транзисторных элементов связаны с катодами соответствующих первого и второго развязывающих диодов, аноды которых соединены с катодами соответствующих третьего и четвертого развязывающих диодов, аноды которых подключены к анодам со- ответствующих пятого и шестого развязывающих диодов и через соответствующие седьмой и восьмой резисторы — к первому и второму выводам формирователя, которые соединены через соответствующие девятый и десятый резисторы с первым и вторым управляющими выводами формирователя, катоды пято134!

Таблица

I К-триггер микропереключатель 29, 30

Транзисторные элементы

Примечание

Второй управляющий гласующие локирующие иловые

41 42 18 19 2 14

Q. S, QiS

1 0

1 Неопределенное состояние

О 0 0

1 Прям.

0 Реверс.

0 Стоп

О 1

1 1

О 0

0 О

1 0

1 1

+О

+О

+О

+О

П р и м е ч а н н е.1 " замкнутое состояние ключей 29 и 30; 0 — разомкнутое состояние. ключей 29 и 30 °

9 го и шестого развязывающих диодов соединены через контакты соответствующих первого и второго микропереключателей соответственно с прямым и инверсным выходами первого и второго !К-триггеров, счетные входы которых объединены и подключены к счетному выводу формирователя, 1- иК-входы I К-триггеров подсоединены к соответствующим 1- и К-установочным выводам коммутационного блока, соответствующие первые и вторые выводы для подключения питания IK-триггеров и коммутационного блока соединены с соответствующими полюсами третьего источника литания и соответствующими выводами для подключения питания формирователя.

5. Ключ по п.2, о т л и ч а ю— шийся тем, что коммутационный блок содержит четыре мостовые схемы и четыре RS-триггера, каждый из которых выполнен на двух логических схемах И вЂ” НЕ с перекрестными обратными связями, прямые выходы RS-триггеров подключены к соответствующим

1- и К-установочным выводам коммута5334 ! о ционного блока, а R- u S-входы каждого RS-триггера подсоединены к соответствующим выводам диагоналей мостовых схем, плечи каждой из которых образованы соответственно одиннадцатым и двенадцатым, тринадцатым и четырнадцатым, пятнадцатым и шестнадцатым, семнадцатым и восемнадцатым резисторами и соответствующими контактами третьего, четвертого, пятого и шестого микропереключателей, первые выводы одних диагоналей мостовых схем подвижные части контактов мик" ропереключателей и отрицательные выводы для подключения питания RS-триггеров — подсоединены к первому BbIBo» ду для подключения питания коммутационного блока, а вторые выводы этих же диагоналей — объединенные выводы парных (одиннадцатого и двенадцатого, тринадцатого и четырнадцатого, пятнадцатого и шестнадцатого, семнадцатого и восемнадцатого) резисторов и

2б положительные выводы для подключения питания RS-триггеров — соединены с вторым выводом для подключения питания коммутационного блока.

1345334

Таблица 2 с + 1

Входы

Выходы

0

0

0

0

0

Таблица 3

52 53 54 1,, Q, 1, 0 K,Q КЯ

0

0 а ) 5

Положение микропереключателей

0 Синхронная работа при подключении блока управления

1 Синхронная работа при подключении блока управления

Выходы коммутационного блока и

1К-триггеров

1345334

1345334

Составитель Г. Терешина

Техред М.Д щык Корректор И.Муска

Редактор M.Íåäîëóæåíêî

Заказ 4931/54 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. У г р д, у

Уж о о л, Проектная, 4