Ключ переменного тока

 

Изобретение относится к импульсной коммутационной технике и может найти применение в устройствах автоматики, электротехники и электропривода. Устройство содержит симистор 1, резисторы 3, 13, 14, 15, 16, 30, 31, тиристорные оптопары 5, 23, диодную оптопару 12, транзисторную оптопару 26, блок 4 токовой защиты, элемент НЕ 8, элемент ЗИ-НЕ 10, оптронный логический элемент 11, триггеры 21, 22, диод 29, конденсатор 9, элемент. 2И 32, диодный мост 2, шину 17 питания, шину 18 управления , шины 19, 20 источника переменного напряжения, общую шину 33. 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 03 К 17/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

19.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4846324/21 (22) 02.07.90 (46) 07.04.92, Бюл. N. 13 (71) Кишиневский филиал Научно-исследовательского центра электронной вычислительной техники (72) А,Д. Гайворонский и П.Н. Куценко (53) 621;382 (088,8) . (56) Левинов М., Шендерович А. Выходной узел симисторного коммутатора. — Радио, 1989, М 7, с. 61.

Авторское свидетельство СССР

Nв 1066035, кл. Н 03 К 17/56, 1982.

„„5U „„1725380 А1 (54) КЛЮЧ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к импульсной коммутационной технике и может найти применение в устройствах автоматики, электротехники и электропривода, Устройство содержит симистор 1, резисторы 3. 13, 14, 15, 16, 30, 31, тиристорные оптопары 5, 23, диодную оптопару 12, транзисторную оптопару 26, блок 4 токовой защиты, элемент HE 8, элемент ЗИ-HE 10, оптронный логический элемент 11, триггеры 21, 22, диод

29, конденсатор 9, элемент, 2И 32, диодный мост.2, шину 17 питания, шину 18 управления, шины 19, 20 источника переменного напряжения, общую шину 33. 1 ил;

1725380

10

20

30

45

Изобретение относится к импульсной коммутационой технике.и может найти применение в устройствах автоматики, электротехники и электропривода.

Известен выходной узел симисторного коммутатора, не создающего помех, который содержит симистор, диодный мост, два транзистора, тиристор, диод, тиристорную оптопару, .семь резисторов, конденсатор, предохранитель, нагрузочный резистор, входы переменного напряжения и управления.

Недостатком такого устройства является значительная электрическая проводимость в закрытом состоянии ключа и низкая надежность из-за отсутствия электронной защиты по току.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является ключ переменного тока, содержащий симистор, фототиристорный оптрон, первый и второй диодные мосты, четыре резистора, нагрузочный резистор, блок токовой защиты, фототиристор фототиристорного оптрона, стабилитроны, конденсатор, полевой транзистор, первый диодный оптрон с светодиодом,. BTopGA диодный оптрон, оптронные логические элементы НЕ, логические элементы НЕ, И-НЕ,2И-2ИЛИ-НЕ,ЗИ вЂ” НЕ, шину управления, шину источника питания, первую и вторую шины источника переменного напряжения.

Однако данное устройство характеризуется значительной электрической проводимостью в закрытом состоянии ключа, невысокой надежностью и помехоустойчивостью из-за периодического включения ключа при перегрузке потоку.

Цель изобретения — уменьшение энергопотребления, повышение надежности и помехоустойчивости.

На чертеже представлена принципиальная схема ключа переменного тока, Ключ переменного тока содержит симистор 1, диодный мост 2, нагруэочный резистор 3, блок 4 токовой защиты, первую тиристорную оптопару 5 с фототиристором

6 и светодиодом 7, логический элемент НЕ

8, конденсатор 9, логический элемент ЗИНЕ 10, оптронный логический элемент НЕ

11, диодную оптопару 12, первый, второй, третий и четвертый резисторы 13-16, шину

17 источника питания, шину 18 управления, первую и вторую шины 19, 20 источника переменного напряжения. Шина 20 соединена через блок 4 и диодную оптопару 22 с входами оптронного логического элементом НЕ 11, а также через блок 4 — с катодом симистора 1, управляющий вход которого соединен через резистор 13 с первым входом диодного моста 2, первый и второй выходы которого соединены с фототиристором

6 оптопары 5, катод светодиода 7 соединен с первым выводом резистора 14, а анод — с виной 17. Анод симистора 1 соединен с вторым входом диодного моста 2, и через резистор 3 — с шиной 19. В устройство введены первый и второй триггеры 21 и 22, вторая тиристорная оптопара 23 с фототиристором 24.и. светодиодом 25, транзисторная оптопара 26 с фототранзистором 27 и светодиодом 26, диод 29, пятый и шестой резисторы ЗО и 31, логический элемент 2И

32, общая. шина 33. Первый вход элемента

2И 32 соединен с шиной 18 и S-входом триггера 21, прямой выход которого — с вторым входом элемента 2И 32, выход которого соединен с R-входом триггера 22, первым входом элемента ЗИ-НЕ 10, через диод 29— с первым выводом конденсатора 9 и вторым входом элемента ЗИ вЂ” НЕ 10, а также выход элемента 2И 32 соединен с входом элемента

НЕ 8, выход которого через резистор 15, светодиод 25 оптопары 23 соединен с шиной 17, которая через резистор 30 соединена с третьим входом элемента ЗИ вЂ” НЕ 10, и через фототранзистор 27 оптопары 26 — с шиной 33, которая в свою очередь соединена с вторым выводом конденсатора 9, и через резистор 31 — с базой фототранзистора

27 оптопары 26. Анод светодиода 28 оптопары 26 через резистор 16 соединен с первым выходом диодного. моста 2, а катод светодиода 28 через фототиристор 24 оптопары.23— с вторым выходом диодного моста 2. Выход элемента ЗИ-НЕ 10 соединен с S-входом триггера 22, инверсный выход которого — с вторым выводом резистора 14. Выход элемента HE 11 соединен с R-входом триггера

21.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии потенциал на шине 18 управления, а следовательно, на первом входе и выходе логического элемента 2И 32, на первом и втором входе логического элемента ЗИ-НЕ 10, на входе логического элемента HE 8, íà R-входе триггера 22, на S-входе триггера 21 низкого уровня ("0"), поэтому потенциал на прямом выходе триггера 21 и на втором входе элемента 2И 32, на выходе элемента ЗИ-НЕ 10, на S-входе и инверсном выходе триггера

22, на выходе элемента НЕ 8 находится на высоком уровне ("1"). В результате светодиоды 7 и 25 не возбуждены и не излучают, фототиристоры 6 и 24 выключены, ток через диодный мост 2 и управляющий вход симистора 1 не течет, симистор 1 выключен, ток через нагрузочный резистор 3 и блок 4 токо.1725380 цепи с резистором 15 потечет ток. Светоди- 20 од 25 возбуждается, фототиристор 24 SK/ltQчается и замыкает выходную цепь диодного. моста 2 через светодиод 28 и резистор 16.

Если при этом на выходе диодного моста 2, действует переменное напряжение, то све- .25

35

40 спаде переменного напряжения, т.е. уменьшение его по модулю. Момент переключения триггера 22 относительно перехода 45

55 вой .ащиты не протекает, на выходе логического элемента НЕ 11 с оптронной развязкой по входу и íà R-входе триггера 21 потенциал соответствует "1". В таком состоянии устройство находится в исходном режиме и от источника переменного напряжения тока не потребляет.

В случае поступления сигнала, соответствующего "1", на шину 18 он проходит через элемент 2И 32, на первый вход элемента

ЗИ-НЕ 10,.катоддиода 29, на R-входтриггера 22, на вход элемента НЕ 8, На втором входе элемента ЗИ вЂ” НЕ 10 сигнал достигает уровня, соотетствующего "1." с задержкой

t3 ä =.01 Т, где Т вЂ” период переменного напряжения. Как только на входе элемейта

НЕ 8 появляется потенциал "1", потенциал на его выходе резко снижается и через светодиод 25 от шины 17 источника питания по тодиод 28 возбуждается, фототранзистор 27 включается, на его коллекторе и на третьем входе элемента ЗИ вЂ” НЕ 10 появляется потенциал "0".

Если переменное напряжение на выходе диодного моста 2 переходит через нуль, то светодиод 28 и фототранзистор 27 выключаютсяя и на третьем входе элемента ЗИН.Е 10 появляется сигнал "1". Ток, протекающий через резистор 16, светодиод

28 и фототиристор 24, недостаточен для включения симистора 1.

Когда переменное напряжение riepexoдит через нуль и на втором входе элемента

ЗИ вЂ” НЕ 10 потенциал достиг уровня "1", на выходе этого элемента появляется импульс

"О", который переключает триггер 22 при переменного напряжения через нуль можно регулировать, изменяя с помощью резистора 16 ток в цепи светодиода 28, При переключении триггера 22 потенциал его инверсного выхода резко снижается, через светодиод 7 потечет ток.от шины

17 источника питания по цепи с резистором

14. Светодиод 7 возбуждается, фототиристор 5 включается и замыкает выходную цепь диодного моста 2, через резистор t3 и управляющий входсимистора 1 потечетток, достаточный для отпирания симистора 1, симистор 1 отпирается и замыкает цепь с нагрузочным резистором 3. Включенный фототиристор 6 шунтирует цепь с светодио10

15 дом 28, фото гиристором 24 и резистором 16, светодиод 28 и фототирис1ор 24 выключает. ся.

Симистор 1 включается в начале каждой полуволны переменного напряжения до тех пор, пока на инверсном выходе триггера 22 присутствует "0".

Для выключения ключа необходимо на шину 18 управления подать "0", который проходит через элемент 2И 32 на вход элемента Н Е 8 и íà R-вход триггера 22 и возвращает последний в исходное состояние. На инверсном выходе триггера 22 и на выходе элемента НЕ 8 появляется уровень "1" и светодиоды 7 и 25 выключаются. При переходе переменного напряжения через нуль фототиристор 6 и симистор 1 выключаются, в результате ток через нагруэочный резистор прекращается, Устройство переходит в исходный режим работы..

В случае, если при включении симистора 1 сопротивление нагрузочного резистора

3 окажется меньше допустимого или он окажется закороченным, то из блока 4 поступает сигнал, который возбуждает светодиод .оптопары 12, В результате на выходе элемента НЕ 11 потенциал резко снижается до

"О" и триггер 21 переключается. При этом потенциал на прямом выходе триггера 21 резко упадет до "0", что приводит к переключению триггера 22 и элемента НЕ 8, выключению фототиристора 6 и.симистора 1 при переходе переменного напряжения через нуль. Автоматическое повторное включение ключа .не происходит. Для возвращения ключа в исходное рабочее состояние необходимо подать "0" на шину 18 управления.

Если перегрузка по току-произойдет, когда симистор 1 находится во включенном состоянии, то из блока 4 поступает сигнал, который возбуждает светодиод диодный оптопары 12; В результате на выходе элемента

НЕ 11 потенциал резко упадет до "О", что приводит к переключению триггера 21, выключению фототиристора 6 и симистора 1 при переходе переменного напряжения через нуль, Автоматическое повторное включение ключа не происходит. Для возвращения ключа в исходное рабочее состояние необходимо подать "0" на шину 18.

Ключ переменного тока обладает в процессе эксплуатации рядом преимуществ перед известным, так как в нем цепь синхронизации основную часть рабочего времени оказывается разомкнутой и не потребляет заметного тока, импульс тока в цепи синхронизации формируется в начальный момент включения и его длительность не превышает длительности одного полупе1725380 риода переменного напряжения, В результате электрическая проводимость ключа в закрытом состоянии существенно снижается, что улучшает его энергетические характеристики. При перегрузке защита по току выключает ключ в течение не более одного полупериода переменного напряжения и повторного автоматического включения ключа не происходит, что повышает его надежность и помехоустойчивость.

Формула изобретения

Ключ переменного тока, содержащий симистор, диодный мост, нагрузочный резистор, блок токовой защиты, первую тиристорную оптопару с фототиристором и светодиодом, логический элемент НЕ; конденсатор, логический элемент. ЗИ-НЕ, оптронный логический элемент НЕ, диодную оптопару, первый, второй, третий и четвертый резисторы, шину источника питания, шину управления, первую и вторую шины источника переменного напряжения, последняя из. которых соединена через блок токовой защиты и диодную оптопару с входами оптронного логического элемента НЕ, а также через блок токовой защиты — с катодом симистора, управляющий вход которого соединен через первый резистор с первым входом диодного моста, первый и второй выходы которого соединены с фототиристором первой тиристорной оптопары, катод светодиода которой соединен с первым выводом второго резистора, а анод — с шиной источника питания, анод симистора — с вторым входом диодного моста и через нагрузочный резистор — с первой шиной источника переменного напряжения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения энергопотребления, повышения надежности и помехоустойчивости, введены первый и второй триггеры, вторая тиристорная оптопара с светодиодом и фототиристором; транзисторная оптопара с светодиодом и фототранзистором, диод, пятый и шестой резисторы, логический элемент 2И, первый вход которого соединен с шиной управления и $-входом первого триггера, прямой выход которого — с вторым входом логиче10 ского элемента 2И, выход которого соеди-. нен с R-входом второго триггера, с первым входом логического элемента ЗИ вЂ” НЕ, через диод — с конденсатором и вторым входом

25 логического элемента ЗИ-НЕ, а также выход логического элемента 2И соединен с входом логического элемента НЕ, выход которого соединен через третий резистор и светодиод второй тиристорной оптопары с шиной источника питания, которая через пятый резистор соединена с третьим входом логического элемента ЗИ-Н Е,. и через фототранзистор транзисторной оптопары— с общей шиной, анод светодиода транзисторной оптопары через четвертый резистор соединен с первым выходом диодного моста, а катод светодиода транзисторной оптопары через фототиристор второй тиристорной оптопары соединен с вторым выхо30

35 дом диодного моста; выход логического элемента ЗИ вЂ” HE соединен с Я-входом второго триггера, инверсный выход которого— с вторым выводом второго резистора, выход оптронного логического элемента HP — с

R-входом первого триггера, база фототранзистора транзисторной оптопары через шестой резистор и второй вывод конденсатора подключена к общей шине.

Составитель А.Гайворонский

Техред M.Ìîðlåíòàë Корректор Т.1Лалац

Редактор E.Ïàïï

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 1185 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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