Выходной токовый каскад с автоматическим активно-пассивным переключением

Авторы патента:


Выходной токовый каскад с автоматическим активно-пассивным переключением
Выходной токовый каскад с автоматическим активно-пассивным переключением
Выходной токовый каскад с автоматическим активно-пассивным переключением
Выходной токовый каскад с автоматическим активно-пассивным переключением
Выходной токовый каскад с автоматическим активно-пассивным переключением

 


Владельцы патента RU 2554566:

Феникс Контакт ГмбХ & Ко. КГ (DE)

Изобретение относится к выходному токовому каскаду. Технический результат заключается в создании выходного токового каскада с автоматическим активно-пассивным переключением. Для этого предложен выходной токовый каскад (100), имеющий вход (IN), выход (OUT) для подсоединения к входу устройства (200), в которое должен подаваться ток, регулирующую ступень (T1, T2, Z1), которая устанавливает выходной ток (Iout), и ступень (Uv; Uv, -Uv) подачи энергии, которая способна обеспечивать энергию выходного тока (Iout). Выходной токовый каскад (100) имеет первый транзистор (T1), который регулирует выходной ток по замкнутому циклу в пассивном режиме работы, и второй транзистор (T2; T2, Т3), который регулирует выходной ток (Iout) по замкнутому циклу в активном режиме работы, при этом первый транзистор (T1) и второй транзистор (T2; T2, Т3) управляются регулирующей ступенью (ОР1) по разомкнутому циклу, а в активном режиме работы ступенью подачи энергии (Uv; Uv, -Uv) управляют по разомкнутому циклу таким образом, чтобы она обеспечивала энергию выходного тока (Iout). 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к выходному токовому каскаду с автоматическим активно-пассивным переключением.

Из уровня техники известно множество выходных токовых каскадов. Они обычно представляют собой активные выходные токовые каскады или пассивные выходные токовые каскады.

Активный выходной токовый каскад регулирует выходной ток и обеспечивает энергию выходного тока. Этот активный выходной токовый каскад применим для управления пассивным приемником, как показано на фиг.1а.

Пассивный выходной токовый каскад регулирует выходной ток, а энергия выходного тока обеспечивается извне активным приемником. Этот пассивный выходной токовый каскад применим для управления активным приемником, как показано на фиг.1б.

Соответственно, в случае применения выходных токовых каскадов, всегда необходимо сначала знать, является ли вход, на который должен подаваться ток, активным или пассивным входом.

Тем не менее, часто имеет место неправильное применение, поскольку во многих случаях сразу не ясно, является ли вход, на который должен подаваться ток, активным или пассивным входом.

Кроме того, разработка и создание запасов различных выходных токовых каскадов промышленного назначения связаны с высокими затратами.

Хотя в более современных выходных токовых каскадах объединены два варианта, в таких каскадах по-прежнему используется физическое разделение на два различных выхода, и пользователи должны выбирать соответствующие выходы для использования. Такие выходные токовые каскады применяются, например, в устройствах выделения сигналов МАСХ MCR-EX-SL-RPSSI-I-SP, производимых заявителем. Устройство этого типа также известно из DE 102006024311.

Тем не менее, в этих случаях также имеет место неправильное применение, поскольку часто не ясно, является ли вход, на который должен подаваться ток, активным или пассивным входом.

Дополнительным недостатком таких решений является необходимость использования большего числа клемм, в результате чего увеличивается размер корпуса, тогда как общей тенденцией является уменьшение размеров корпуса.

В свете вышесказанного, в основу изобретения положена задача создания выходного токового каскада, в котором за счет изобретательского замысла преодолен один или несколько из недостатков известного уровня техники.

Решение этой задачи обеспечивается за счет выходного токового каскада, который имеет вход и выход для подсоединения к входу устройства, в которое должен подаваться ток. Выходной токовый каскад дополнительно имеет регулирующую ступень, которая устанавливает выходной ток, и ступень подачи энергии, которая способна обеспечивать энергию выходного тока. Выходной токовый каскад дополнительно имеет первый транзистор, который регулирует выходной ток в пассивном режиме работы, и второй транзистор, который регулирует выходной ток в активном режиме работы, при этом первый транзистор и второй транзистор управляются регулирующей ступенью, а в активном режиме работы ступенью подачи энергии управляют таким образом, чтобы она обеспечивала энергию выходного тока.

Решение задачи также обеспечивается за счет выходного токового каскада, который имеет вход и выход для подсоединения к входу устройства, в которое должен подаваться ток. Выходной токовый каскад дополнительно имеет, регулирующую ступень, которая устанавливает выходной ток, и ступень подачи энергии, которая способна обеспечивать энергию выходного тока. Выходной токовый каскад имеет детектор, который определяет на выходе, действует ли выходной токовый каскад в пассивном или активном режиме работы, и при обнаружении активного режима работы управляет ступенью подачи энергии таким образом, чтобы она обеспечивала энергию выходного тока, а при обнаружении пассивного режима работы энергия выходного тока поступает с входа устройства, в которое должен подаваться ток.

В одном из вариантов осуществления выходного токового каскада регулирующей ступенью является трансформатор напряжения в ток или трансформатор тока в ток.

В одном из вариантов осуществления изобретения выходной токовый каскад рассчитан на биполярную работу.

В еще одном из вариантов осуществления регулирующая ступень содержит операционный усилитель.

В одном из дополнительных вариантов осуществления детектор содержит один или несколько транзисторов.

В еще одном из вариантов осуществления изобретения детектор содержит по меньшей мере один полевой МОП-транзистор.

Далее изобретение будет более подробно описано со ссылкой на чертежи. На чертежах показано:

на фиг.1а - пассивный приемник,

на фиг.1б - активный приемник,

на фиг.2 - вариант проволочных соединений выходного токового каскада согласно изобретению с автоматическим активно-пассивным переключением,

на фиг.3 - дополнительный вариант проволочных соединений выходного токового каскада согласно изобретению с автоматическим активно-пассивным переключением, и

на фиг.4 - еще один вариант проволочных соединений выходного токового каскада согласно изобретению с автоматическим активно-пассивным переключением.

На фиг.2 проиллюстрирован один из вариантов осуществления выходного токового каскада 100 согласно изобретению. Выходной каскад имеет вход IN и выход OUT для подсоединения к входу устройства 200, в которое должен подаваться ток.

Это устройство 200, в которое должен подаваться ток, может являться пассивным, как показано на фиг.1а, или активным, как показано на фиг.1б.

Выходной токовый каскад 100 дополнительно имеет регулирующую ступень ОР1, которая устанавливает выходной ток, и ступень Uv подачи энергии, которая способна обеспечивать энергию выходного тока lout.

Выходной токовый каскад 100 дополнительно имеет первый транзистор Т1, который регулирует выходной ток lout в пассивном режиме работы, и второй транзистор Т2, который регулирует выходной ток lout в активном режиме работы, при этом первый транзистор Т1 и второй транзистор Т2 управляются регулирующей ступенью ОР1, а в активном режиме работы ступенью Uv подачи энергии управляют таким образом, чтобы она обеспечивала энергию выходного тока lout.

Выходной токовый каскад содержит детекторы Т1, Т2, Z1, которые определяют на выходе OUT, действует ли выходной токовый каскад в пассивном или активном режиме работы, и при обнаружении активного режима работы управляет ступенью Uv подачи энергии таким образом, чтобы она обеспечивала энергию выходного тока lout, а при обнаружении пассивного режима работы энергия выходного тока lout поступает с входа устройства 200, в которое должен подаваться ток.

Для ясности далее будет более подробно описан режим работы.

Когда активное устройство 200, схематически проиллюстрированное на фиг.1б, должно быть подсоединено к выходу OUT, выходной ток lout, возбуждаемый источником Uext внешнего напряжения, протекает через выходную нагрузку Rb устройства 200. Оттуда ток поступает через Т1, R1 и D1 и тем самым снова достигает устройства 200. В этом случае выходной ток lout устанавливается детектором Т1.

В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.2, ОР1 входит в состав трансформатора напряжения в ток и, соответственно, регулирующей ступени, которая устанавливает ток посредством Т1 пропорционально напряжению Uin на входе IN.

Поскольку Т2 подсоединен посредством Z-диода Z1, в этом режиме работы блокируется транзистор Т2, т.е. из источника Uv энергии не поступает ток. Соответственно, выходной ток lout протекает через управляемый Т1.

Если к выходу OUT должено быть подсоединено пассивное устройство, как схематически проиллюстрировано на фиг.1а, операционный усилитель ОР1 сначала попытается установить выходной ток с использованием транзистора Т1.

Тем не менее, поскольку приемник не имеет источника тока, последующее размыкание транзистора Т1 не обеспечит ток lout, поскольку он также заблокирован Т2.

Для противодействия этому транзистор дополнительно приводится в действие, а выходное напряжение U повышается в операционном усилителе.

Если выходное напряжение U операционного усилителя ОР1, входящего в состав трансформатора напряжения в ток и, соответственно, регулирующей ступени, преодолевает напряжение пробоя и т.п. Z-диода Z1, проиллюстрированного в качестве примера, регулирование тока может перейти от ступени Uv подачи энергии кТ2.

Затем выходной ток lout, возбуждаемый ступенью Uv подачи энергии, протекает через Т2 и далее посредством выходной нагрузки Rb через полностью транзитно соединенный (разомкнутый) транзистор Т1 и посредством R1 обратно в ступень Uv подачи энергии.

Само собой разумеется, что в качестве транзисторов Т1 и Т2, показанных на чертежах, могут применяться транзисторы различных типов, и, соответственно, их выбор не ограничен биполярными транзисторами, полевыми транзисторами или транзисторами Дарлингтона.

Кроме того, само собой разумеется, что Т1 и Т2 могут являться транзисторами различных типов, т.е. Т1 может являться полевым транзистором, а Т2 - биполярным транзистором.

Вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг.3, отличается от варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг.2, главным образом тем, что вместо трансформатора напряжения в ток в качестве регулирующей ступени используется трансформатор тока в ток, как явствует из отличающихся проволочных соединений операционного усилителя ОР1.

Кроме того, в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.4, обеспечивается биполярная работа.

В этом случае Т2 и Т3 образуют биполярный выходной каскад, который устанавливает ток аналогично Т2 на фиг.2 и 3 в активном режиме, т.е. для пассивного устройства 200.

В свою очередь, Т1 устанавливает ток в пассивном режиме, т.е. для активного устройства 200.

Т4 представляет собой переключатель, который включает D1 во время работы в пассивном режиме.

В связи с этим, для транзисторов выбирают такие пороги чувствительности, чтобы транзистор Т3 устанавливал выходной ток lout при отрицательных выходных напряжениях U операционного усилителя ОР1. В этом случае проиллюстрированный выходной ток lout, является отрицательным.

В этом режиме работы, Т1, Т2 и Т4 действуют как блоки.

В отличие от этого, если Т1 устанавливает выходной ток lout в пассивном режиме работы, Т4 является проводящим, а Т2 и Т3 действуют как блоки.

Если Т2 регулирует выходной ток lout в активном режиме работы, Т1 и Т4 являются проводящими, а Т3 действует как блок.

В этом случае пороги чувствительности реализуются в виде Z-диодов в соответствующих выводах базы или узла.

При отрицательном выходном токе lout в активном режиме диод D1 должен быть выключен Т4, поскольку в противном случае D1 замкнет накоротко отрицательный выходной ток lout.

Кроме того, в цепи, проиллюстрированной на фиг.4, транзистор Т1 представляет собой полевой МОП транзистор. Его преимуществом является то, что за счет своего технического решения транзистор пропускает отрицательный выходной ток lout, поскольку он по своей природе оснащен диодной структурой. Этот входящий в конструкцию диод пропускает ток, даже если Т1 заблокирован в основном направлении.

И в этом случае само собой разумеется, что вместо трансформатора напряжения в ток может использоваться трансформатор тока в ток, как показано на фиг.3.

Список позиций

Т1, Т2, Т3, Т4 Транзистор
D1 Диод
Z1 Z-диод
ОР1 Операционный усилитель
IN Вход
OUT Выход
lout Выходной ток
Uin Входное напряжение
lin Входной ток
+Uv, -Uv Напряжение питания
100 Выходной токовый каскад
200 Питаемое устройство

1. Выходной токовый каскад (100), имеющий вход (IN), выход (OUT) для подсоединения к входу устройства (200), в которое должен подаваться ток, регулирующую ступень (T1, T2, Z1), которая устанавливает выходной ток (Iout), и ступень подачи энергии (Uv; Uv, -Uv), которая способна обеспечивать энергию выходного тока (Iout),
отличающийся тем, что выходной токовый каскад (100) дополнительно содержит детектор (T1, T2, Z1), который определяет на выходе, действует ли выходной токовый каскад (Iout) в пассивном или активном режиме работы, и при обнаружении активного режима работы управляет ступенью (Uv; Uv, -Uv) подачи энергии таким образом, чтобы она обеспечивала энергию выходного тока (Iout), a при обнаружении пассивного режима работы энергия выходного тока (Iout) поступает с входа устройства (200), в которое должен подаваться ток.

2. Выходной токовый каскад по п.1, в котором регулирующей ступенью является трансформатор напряжения в ток или трансформатор тока в ток.

3. Выходной токовый каскад по п.1, отличающийся тем, что выходной токовый каскад рассчитан на биполярную работу.

4. Выходной токовый каскад по п.1, отличающийся тем, что регулирующая ступень содержит операционный усилитель (ОР1).

5. Выходной токовый каскад по п.1, отличающийся тем, что детектор содержит один или несколько транзисторов (T1, T2; T1, T2, Т3, Т4).

6. Выходной токовый каскад по любому из предшествующих пунктов 1-5, отличающийся тем, что детектор содержит по меньшей мере один полевой МОП-транзистор (Т4).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в цифровых системах управления преобразователями постоянного напряжения с функцией подавления опасных колебаний выходного напряжения, возникающих при определенном наборе параметров системы.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке высокочастотных источников питания с гальванической развязкой выходного напряжения для транспортных средств с комбинированными энергоустановками.

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в системах вторичного электропитания аппаратуры различного назначения, в частности к системам питания сеточных модуляторов для приборов СВЧ.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к нерегулируемым преобразователям постоянного напряжения в переменное. Технический результат заключается в снижении потери мощности на транзисторах мостового автогенераторного преобразователя напряжения и повышение его надежности за счет того, что в мостовом автогенераторном преобразователе напряжения используется вторичная обмотка трансформатора для построения источника насыщения транзисторов.

Устройство относится к области электротехники. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения и снижении минимальной разности напряжения вход-выход стабилизатора.

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения (ИОН). Техническим результатом является снижение температурного коэффициента выходного напряжения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в космических аппаратах для ограничения тока в системе электропитания привода раскрытия панелей солнечных батарей при раскрытии привода до упора.

Изобретение относится к емкостному источнику питания, кроме того, к электронному устройству, оснащенному емкостным источником питания. Технический результат заключается в снижении потерь на рассеяние тепла.

Устройство относится к области электротехники. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения при значениях, близких к удвоенной ширине запрещенной зоны.

Изобретение относится к радиотехнической и автомобильной промышленностям, в частности к стабилизаторам характеристик электрических цепей, и может быть использовано в устройствах стабилизации яркости источников света в электрооборудовании автомобильной техники. Технический результат направлен на повышение надежности и качества стабилизации яркости светодиода. Технический результат достигается тем, что стабилизатор дополнительно содержит последовательно соединенные резистор и светодиод, подсоединенные к выходу стабилизатора, а элемент делителя, соединенный между базой и отрицательным полюсом источника, выполнен в виде фоторезистора и расположен на пути светового потока светодиода. Предлагаемое изобретение повышает надежность и качество стабилизации яркости светодиода за счет изменений в широком диапазоне интенсивности свечения светодиода при малых изменениях напряжения питания и обладает более широкими функциональными возможностями. 1ил.

Предлагаемое изобретение относится к стабилизированным источникам питания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Техническим результатом настоящего изобретения является снижение потери мощности на силовом транзисторе и повышение надежности стабилизированного источника вторичного питания. Указанный результат достигается тем, что в качестве силового транзистора релейного стабилизатора применен МДП транзистор и использована обмотка преобразователя напряжения для отпирания силового транзистора. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на электроподвижном составе, получающем питание от контактной сети однофазного переменного тока. Технический результат заключается в повышении коэффициента мощности инвертора. В способе управления зависимым инвертором однофазного переменного тока при указанном в материалах заявки управлении вентилями анодной и катодной групп моста зависимого инвертора в первом и втором полупериодах импульсов управления с регулируемы углом βрег и нерегулируемым углом β в соответствующих зонах регулирования дополнительно подают на всех зонах регулирования, кроме первой, в первом полупериоде напряжения импульсов управления с нерегулируемым углом β на управляемый вентиль катодной группы средней цепочки предыдущей зоны, а во втором полупериоде - на управляемый вентиль анодной группы средней цепочки предыдущей зоны. Импульсы управления с нерегулируемым углом β, подаваемые в каждом полупериоде на одну соответствующую пару управляемых вентилей крайних цепочек соответствующих зон, подают с задержкой по времени относительно нерегулируемого угла β на величину угла отпирания γ1 соответствующего управляемого вентиля средней цепочки предыдущей зоны. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вторичным источникам электропитания. Двухканальный источник питания содержит регулирующий полевой транзистор, сток которого подключен к аноду диода и первому выводу первой обмотки дросселя, второй вывод которой подсоединен к первому входу источника, а исток соединен со вторым входом, объединенным с общим выводом. Введен управляемый ключевой элемент, вход управления которого является входом управления двухканального источника, а выходные выводы включены между выводами первого и второго каналов. Вторая обмотка дросселя подключена к полумостовому выпрямителю, первый выход которого соединен с выводом второго канала, а второй выход соединен с общим выводом. Выходной делитель подключен к выходу первого канала и общему выводу двухканального источника и средней точкой к входу блока управления, выход которого подключен к затвору регулирующего полевого транзистора. Выходной делитель содержит стабилитрон, резисторы и транзистор, база которого соединена с выводом второго канала двухканального источника питания. Технический результат состоит в возможности изменять и стабилизировать напряжение на выходе второго канала при неизменном выходном напряжении на выходе первого канала двухканального источника питания. 1ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам управления импульсным многофазным преобразователем постоянного напряжения повышающего типа, и может быть использовано в зарядно-разрядных устройствах, в устройствах имитации аккумуляторной батареи, имитации нагрузки, используемых для испытаний систем электроснабжения, а также в других устройствах, где требуется получать стабилизированный ток и постоянное выходное напряжение при изменении входного напряжения в широких пределах. Технический результат - расширение диапазона входных напряжений в сторону низких значений, обеспечивая при этом стабилизацию входного тока, с помощью простой и недорогой схемы. Способ управления многофазным повышающим преобразователем постоянного напряжения со стабилизацией входного тока, основанный на широтно-импульсной модуляции сигналов управления, заключается в том, что формируют методом широтно-импульсной модуляции управляющие сигналы для высокочастотных ключей каждой фазы преобразователя, для чего текущие значения сигналов обратной связи по току в каждой фазе сравнивают с их опорными значениями, на основании результатов сравнения вырабатывают сигналы рассогласования, с помощью сигналов рассогласования формируют ШИМ сигналы с фиксированной частотой. При этом в каждой фазе дополнительно сравнивают с пороговой величиной сигналы входного напряжения и, когда входное напряжение имеет величину ниже установленного порогового уровня, с помощью сигнала рассогласования по входному напряжению формируют второй ШИМ-сигнал, частота которого не менее чем в 4 раза ниже частоты первого ШИМ-сигнала, и указанный второй ШИМ-сигнал используют для управления ключами соответствующей фазы преобразователя, пока величина входного напряжения не превысит установленный пороговый уровень. Устройство управления многофазным повышающим преобразователем постоянного напряжения со стабилизацией входного тока в каждой фазе содержит датчик входного тока, схему сравнения сигналов датчика тока с опорным сигналом и ШИМ-контроллер, на вход которого поступают сигналы рассогласования по току, выходы которого соединены с драйверами ключей каждой фазы преобразователя. Устройство дополнительно содержит в каждой фазе компаратор напряжения, сравнивающий входное напряжение с пороговым уровнем, второй ШИМ-контроллер, работающий с частотой не менее чем в 4 раза ниже частоты первого ШИМ-контроллера, и устройство выборки, соединенное с компаратором напряжения, и подключающее первый или второй ШИМ-контроллер к драйверам ключей соответствующей фазы преобразователя в зависимости от сигнала компаратора напряжения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно - к силовой электронике, и может быть использовано для управления импульсными полупроводниковыми преобразователями постоянного напряжения. Способ обеспечивает повышение энергетической эффективности и функциональной надежности импульсного преобразователя постоянного напряжения. Для управления импульсным преобразователем постоянного напряжения измеряют текущее значение стабилизируемого напряжения, сравнивают измеренное значение с постоянным опорным напряжением, на основе полученного сигнала ошибки формируют сигнал управления регулирующим элементом импульсного стабилизатора. Кроме того, дополнительно измеряют текущее значение входного напряжения стабилизатора, сравнивают его с заданным значением, и, в случае снижения входного напряжения стабилизатора ниже заданного значения, суммируют полученный сигнал рассогласования с сигналом ошибки, обеспечивая снижение выходного напряжения стабилизатора. 4 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является то, что повышается устойчивость и быстродействие однотактного прямоходового преобразователя, в котором переключение транзистора происходит при нулевом (минимальном) значении тока в ходе квазирезонансного колебательного процесса на силовых элементах. Технический результат достигается за счет того, что на вывод ШИМ-контроллера, предназначенный для контроля уровня тока, подается сигнал, равный разности токов первичной и вторичной обмоток трансформатора, таким образом формируется внутренний токовый контур регулирования в дополнение к основному контуру стабилизации выходного напряжения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх