Устройство для защиты и контроля напряжения выходных сигналов электронных цепей

 

) ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1и) 532!46

Союз Советских

Социалистических

Республик (б!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено !0.10.72 (21) 1841670/07 (23) Приоритет — (32) 15.10.71 (51) М. Кл.- "Н 02Н 3 08

Государственный комитет

Совета .Ьнистров СССР ло делам изобретений и открытий (31) ПВ 7242/71 (33) ЧССР

1 ! Опубликовано 15.10.76. Бюллетень ¹ 38

1, Дата опубликования описания 02.12.7б (53) УДК 621.31Г).025 (088.8) (72) Авторы изобрстения

Иностранцы

Зденек Долежал, Ян Гендрых и Ростислав Жданскы (ЧССР) Иностранное нрсднрнятне

«Вызкумны устав математицких строю» (ЧССР) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ И КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ

ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЕЙ

Изобретение относится к устройствам защиты и контроля выходных сигналов мощных электронных цепей с целью предотвращения их перегрузки.

Известна защита с помощью быстродействующих плавких предохранителей, которые включены последовательно защищаемой цепи.

Недостатком такой защиты является медленное отключение, так что до сгорания предохранителя может произойти пробой транзисторов (1).

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство для защиты и контроля напряжения выходных сигналов электронных цепей, содержащее источник питания с несколькими входами, к которому через коммутирующие элементы подключены электронные цепи и защитный блок, реагирующий на падение напряжения за счет протекания тока по нему (2).

Недостаток этой защиты состоит в том, что последовательно между источником питания и защищаемым элементом включен блок, который ухудшает свойства источника.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и скорости отключения устройства для защиты и контроля напряжения выходных сигналов электронных цепей, в осОбенностп для контроля по меньшей мере двух последовательностей импульсных сигналов.

Это достигается тем, что защитный блок содержит соединенные последовательно общий логический элемент, элемент формирования и задержки и исполнительный элемент, причем входы защитного блока подключены параллельно к входам электронных цепей, а выход

1О защитного блока — к коммутирующему элементу.

На фиг. 1 приведена блок-схема цепи защиты; на фиг. 2 — пример конкретной схемы цени защиты импульсного усилителя.

15 Контролируемое и защищаемое устройство 1 (фиг. 1) подключено ко входам защитного блока, который содержит логический элемент 2, оценивающий и различающий сигналы с выходов защищаемого устройства 1. В случае, ес20 лн но меньшей мере на одном из выходов защищаемого устройства 1 появляется недопустимый сигнал, íà выходе логического элемента 2 появляется сигнал неисправности, который подводится к элементу формирования и

25 задержки 3 (э1от элемент может отсутствовать). Выход элемента формирования и заде!?жки 3 подкл!Очен K исполнительному элементх. 4, который воздействует HB коммутиру5321

3 ющпй элемент 5. Коммутирующий эчемспт 5 соединен с источником питания 6 защищаемого устройства 1. С выходов защищаемого устройства 1 снимаются сочетания напряжений импульсных сигналов, которые подводятся к логическому элементу 2 для оценки. Логический элемент 2 определяет, являются ли импульсные сигналы на всех выходах защищаемого устройства 1 допустимыми или недопустпмымн. В случае, если на выходах защищаемого устройства появляется по меньшей морс один недопустимый сигнал, логический элемент 2 выдает сигнал неисправности в элемент формирования и задержки 3, который формирует сигнал неисправности, поступающий с выхода логического элемента 2 в энергетическом и временном отношении.

Исполнительный элемент 4 формирует сигнал с выхода логического элемента 2 в отношении мощности (или же выходной сигнал элемента формирования и задержки 3), так чтобы он мог быть обработан в коммутирующем элементе 5. Задача коммутирующего элемента 5 состоит в том, чтобы возможно быстрее отключить источник питания 6 защищаемого устройства 1. Защищаемое устройство

1 при этом переводится в нерабочее состояние так, что возникшая неисправность не может вызвать его повреждения.

На фиг. 2 приведен пример конкретной схемы цепи контроля и защиты в соединении с элементом формирования и задержки. Защищаемое устройство 1 представлят собой мостовую схему на четырех мощных транзисторах 7 — 10 выходного каскада импульсного сервоусилителя (не показан) . Необходимо, чтобы не были одновременно включены (открыты) или первый мощный транзистор 7 и третий мощный транзистор 8, или второй мощный транзистор 9 и одновременно четвертый мощный транзистор 10 мостовой схемы. В случае появления такого состояния на первом и на втором выходе контролируемого устройства 1 (в данном случае импульсного сервоусилителя) появляются недопустимые сигналы, которые логический элемент 2 по своему выходу выдает, как сигнал неисправности.

И наоборот, допустимым состоянием является, когда одновременно открыты или первый мощный транзистор 7 и четвертый мощный транзистор 10 мостовой схемы, или второй мощный транзистор 9 и одновременно третий мощный транзистор 8. На первом и втором выходе 11, 12 мостовой схемы выходного каскада импульсного сервоусилителя, который представляет контролируемое и защищаемое устройство 1, таким образом контролируются уровни напряжения. Сочетание напряжений импульсных сигналов по этим двум выходам подводится к логическому элементу 2.

Они одновременно представляют вход схемы контроля и защиты.

Логический элемент 2, оценивающий допустимые и недопустимые состояния, состоит из первого и второго транзисторов 13, 14, че5

1О

25 зз

55 ао

46

4 тырех диодов 15 — 18, резисторов 19, 20. Диоды 15 — 18 предотвращают недопустимые напряжения на первом и втором транзисторах

13, 14 логического элемента 2 (возможно выполнение и по другой схеме).

Логический элемент 2 выполняет в этом случае следующую логическую функцию у -= ah+ah где а — верхний уровень импульса на первом входе логического элемента 2; а — нижний уровень импульса на первом входе логического элемента 2; б — верхний уровень импульса на втором входе логического элемента 2;

b — нижний уровень импульса на втором входе логического элемента 2; д — выходное напряжение на третьем резисторе 21, подключенном на выходе логического элемента 2.

Интегрирующая цепочка элемента формирования и задержки, состоящая из первого резистора 22 и из первого конденсатора 23, производит задержку времени и устранение нежелательных пиков напряжения в элементе формирования и задержки 3, если они проникают через логический элемент 2. На выходе интегрирующей цепочки включен транзистор 24 элемента формирования и задержки

3, коллектор транзистора запитывается от стабилизатора напряжения, состоящего из диода

Зенера 25 и резистора 26. Этот стабилизатор вместе с резистором 27 и конденсатором 28 цепи формирования и задержки 3 устраняет появляющиеся в напряжении питания пики.

Диод 29 цепи формирования и задержки 3 предотвращает появление недопустимых напряжений на транзисторе 24. Коллектор транзистора 24 соединен с управляющим электродом тиристора 30, который является исполнительной цепью 4 (исполнительная цепь мо жет быть, например, дополнена усилителем).

Коммутирующий элемент образован цепьк: анод — катод тиристора 30 (она может быть выполнена и в другом варианте). Коммутирующий элемент 5, анод — катод тиристора 30 при своем коротком замыкании вызывает отключение автомата защиты, который является составной частью источника питания защищаемого устройства 1. Тиристор 30 замыкает питающее напряжение накоротко, и за счет этого сгорает предохранитель или срабатывает автомат защиты питающего напряжения.

Скорость срабатывания защиты при этом уже не определяется сравнительно большим временем срабатывания автомата защиты или предохранителя, а определяется сравнительно малым временем поджига тиристора ТУ и выбором элементов задержки цепи формирования и задержки 3. Таким образом, получается быстрая реакция всей схемы защиты, а именно порядка десятков микросекунд. жесткость источника питания не ухудшается какими-либо последовательными элементами. Логический элемент 2 в зависимости от

532146 требований к защищаемому устройству может быть модифицирован. Коммутирующая цепь в соответствии с особыми требованиями к источнику питания защищаемого устройства может быть также модифицирована.

Изобретение может быть использовано в счетно-решающей технике и автоматике, в особенности в случае электронного включеНИЯ МОЩНЫХ ЭЛСМСНТОВ.

Формула изобретения

Устройство для защиты и контроля напряжения выходных сш.палов электронных цепей, содержащее источник питания с несколькими выходамн) к которому через коммутирующие элементы подключены электронные цепи и защитный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и скорости отключения, защитный блок содержит соединенные последовательно общий логический элемент, элемент формирования и задержки и исполнительный элемент, причем входы защитного блока подключены параллельно к входам электронных цепей, а выход защитного блока — к коммутирующему эле10 менту.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. В. Л. Андреев, В. Л. Фабрикант. Релейная защита распределенных электрических сетей, 15 изд. «Высшая школа», 1965 г., g 5 — 2.

2. Авт. свид. СССР № 316150, М. Кл. Н 02Н

7. 10, 1970 r. (прототип) .