Многоканальный коммутатор

 

Союз Советски к

Социалистические

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii,938406 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 03.11.80 (2l) 2999940/18-21 (51)М. Кл.

Н 03 К 17/56 с присоединением заявки №toeyaapcmwu4 немн™

СССР йо денем нэееретенне н атерытнй (23)Приоритет (53) УДК621. .382(088.8) Опубликовано 23.06 82. Бтоллетень №23

Дата опубликования описания 27.06.82

A. И. Гении (72) Автор изобретения (7l) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КОММУТАТОР

Изобретение относится к коммутационной технике и может быть использовано в устройствах автоматического управления.

Известен многоканальный коммутатор, который содержит ячейки, выполненные на тиристорах с анодными резисторами и вто- ричной обмоткой импульсного трансформатора в цепи управляющего электрода,транзисторы прямого и обратного счета. Пер.вичные обмотки трансформаторов п дкжочены к коллекторам транзисторов через управляющие диодтт (11.

Однако известный многоканальный коммутатор обладает недостаточно высоким быстродействием и не обеспечивает развязку шин коммутируемых сигналов.

Известен также многоканальный коммутатор, содержащий в каждом канале запираемый тиристор, включенный в диагональ диодного моста, коммутируемые»а шины и нагрузку, подклкяенные к другой диагонали диодного моста, анод затпира мого тиристора подключен к положительной шине источника смешения через пер2 вый развязывающий диод в сбратном направлении, а катод — к отрицательной ши« не через резистор и второй развязьтвающий диод в прямом направлении, схему управления на двух МДП-транзисторах, резисторе и диоде (2).

Не достатками известного многоканального коммутатора являются малая допустимая частота переключения каналов ком» мутатора из -за относительно большого времени выключения канала и его зависимости от величины коммутируемых токов переключаемых каналов, а также малая помехозащищенность коммутатора из-за относительно малого входного сопротивления цепи включения и большого цепи вы ключения запираемого тиристора последующего канал.

Цель изобретения — увеличение допустимой частоты переключения каналов и номехозащищенности коммутатора.

Указанная цель достигается тем, что в многоканальный коммутатор содеркащий в каждом канале запираемый тирис3 9384 тор, анодом подключенный к общим катодам диодов диодного моста, коммутируемые шины и нагрузКу, подключенные к другой диагонали диодного моста, первый развязыьающий диод, включенный межцу плюсовой шиной источника смещения и анодом запираемого тирнстора в прямом направхении, второй раэвяэыьающий диод, подключенный катодом к,минусовой шине источника смешения, схему управления, вы- полненную на двух МДП-гранзисторах и третьем диоде, причем исток первого и сток второго МДП-транзисторов подключены к управляющему электроду запираемого тиристора, сток и затвор первого 15

МДП-транзистора - соответственно к общей шине тактовых импульсов и к катоду запираемого тиристора предыдущего канала через третий диод в прямом направлении, а затвор ьторого МДП-гранзисто- 2о ра - к катоду запираемого тирнстора последующего канала, в каждый канал введены четвертый диод и управляемое сопротив- ление, которое включено между катодом запираемого тиристора и анодом второго 2s развязывающего диода и состоит из двух последовательно-параллельных цепей «исток-сток третьего МДП-транзистора, первый и второй резисторы и исток-сток четвертого МДП-транзистора и третий режс-зо тор, причем затвор четвертого МДП-транзистора соединен со стоком третьего МДП- транзистора другой последовательной цепи, а исток-затвор третьего МДП гранзистора и анод-катод четьертого диода вклю- 5 чзны параллельно и подкаочены, соогьетстьенно, к катоду запираемого тиристора и

I общим анодом диодов диодного моста, средняя точка соединения первого н второго режстороь подключена ..к истоку второго о

МДП-транжстора.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема многоканального коммутатора.

Многоканальный коммутатор содержит 4 запираемые тирис гором l, 1-1.È, анодами подкаоченные к общим катодам дйодоь

2, 1-2 И, 3, 1-3. и, диоцы 4, 1-4, ф)

5, 1- 5.и, коммутируемые шины 6, 1-6. и и 7,1 - 7.И, а также нагрузки 8,1- 5о

8, И, подключенные к другой диагонали диоров 3,1 - 3, q, 4,1 -4,,И 2,1

"., Ю и 5,1 5< и диодных мостов, nepbaIe развязыьающие пиоды 9.1 - B,и. ькаоченные между щпосоьой шиной 10 N источника смещения +Е и анодами вапира вмызг тиристоров 1,1 - 1.М в прямом направлении, вторые раэвязывающие диоды

06

l l» 1-11, И, катодами подключенные к минусовой шине 12 (вход) источника смещения +Е, схему управления, выполненную на первых 13.1-13.YI u вторых 14.114, И МДП гранзисторах с индуцнрованными И каналами и третьих диодах 15,115. И, причем истоки первых 13.1-13.И и стоки вторых 14. 1-14И МДП-транзисторов подключены к управляющим эжктродам запираемьи тиристоров 3. 1-1 И» стоки и затворы первых МДП-транзисторов 13, 1 - 13.М подключены, соответственно, к общей шине 16 тактовых импуль» сов и к катодам запираемых тиристоров

1.и, 1.1-1.YI. 1 предьщущих каналов через третьи диоды 15.1-15.И ь прямом направжйии, а затворы вторых МДП гранжсторов 14. 1 - 14. и подключены к катодам запираемых тнристоров 1.2 - 1.И,последующих каналов, катоды запираемых тиристоров 1. 1 — 1.И подключены к общим анодам диодов 4.1 - 4.И, 5.1 — 5. И диодных мостоь через четвертые диоды

17.1-17. И в прямом направлении и к анодам вторых развязывающих диодов

11.1-11. Р через параллэльнье цепи истоки-стоки третьих МДП-транжсторов 18. 118. И с индуцированными Р-каналами, первые 19.1-19.и и вторые 20.1-20, И резисторы и через истоки-стоки четвертых

МДП-транжсторов 21.1-21. И с индуцированными P-каналами и третьи резисторы 22.1-22.И, причем затворы третьих 18.1-18. И и четвертых 21.1-21.И

МД П-транзисторов подключены, соответственно, к общим анодам диодов 4.1-4. И, 5.1-5. И диодных мостоь, и к стокам третьих МДП-транжстаров 18.1-18. q, а средние точки соединения первых 19.119. и и вторых 20.1-20. И резисторов подключены к истокам вторых МДП-транзисторов 14. 1 - 14.И. МДП-транжсторы 18, 21 и резисторы 19, 20, 22 образуют управляемое сопротивление.

Управляющий электрод занираемого тиристора 1.1 соединен с клеммой 23 (входом) приведения коммутатора в исходим сос гояние.

Управляемыв сопротивления изменяют свое сопротивление в зависимости от beличины напряжений шины тактовьцс импульсов 16: или напряжения на клемме приведения коммутатора в исходное состояние 23, коммутируемых и з апирающих токов тиристоров 1. 1-1. И .

Многоканальный коммутатор работает сле дующим образом.

5 938406 6

Коммутируемые напряжения пронэво- МДП- гранжстор 2 1, 1 прикрывается, умельной формы подаются на шины 6.1-6.И, ньшая тем самым ток смещения.

7.1-7. и через на эузки 8.1-8.И посту- При токе диода 17.1 мейее максимаа 1.1 пают на вторые диагонали диодных мостов. льно запираемое така тиристора

Для приведения коммутатора в исход» 5 "() ) и более тока его уденое coceoggge на ggogu 23; 12 поааеаса ggeggg Z )I„goj„gT „,1папп»а» импульс включения первого канала. 8 ис- ние на диоде таково, что обеспечивается а 21.1. ходном состоянии все тиристоры 1.1 -1.й надежное закрытие МДП гранзистора заперты. Сигналы, подаваемые на юагруз Суммарный ток тиристора 1.1 становится ку 8.1-8. й, не проходят. Положительное рааН току коммутируемого сигнала, т.е.

to напряжение импульса включения первого y . г „„. При этом ско» канала (клемма 23) через управляемый ать изменения йротекающего тока тирис электрод-катод запираемого тиристора . тора будет равна

l.1 прикладывается к истокам МДП-тран- d н1 а дма, зисторов 18.1, 21.1, а минус (клемма at a и

Напряжение источника смещения, образо» и 22.1 управляемого сопротивления.При. отсутствии напряжения на диоде 17.1, а при сладывается к затвору МДПтранзистоследовательно, и на затвоРе МДП-тРан- а 13..1 следующего канала че ез обрат эистоРа 18,1, МДП-тРанзист Р 8. з ное со отив ода 15.1 о 1 2 a- >o крыт и все напряжение импульса включе«для пе„екпочен я каналов íà та ниЯ ПРиложено междУ истоком и стокам тов иму ьсов 16 отн ите ьно об ей (истоком и затвором) МДП-транзистор

18.1 (21,1). Если зто напряжение импульс U 0 р . Так как меж о 21.1 n noP Л .

С "о "" Р Р затворами и истоками МДП-транзисгоров гакже бУдет закРыт, ток включениЯ УПРав- 13.2, 21.2 прил но ра ее на ляющего злектро щ запираемого тиристора будет очень мал и нключенне канала не открываются и протекающим током включапроисходит. ется тиристор 1,2 по цепи плюс источ

B c ae, ecru Hanp eme avqymca 30 с 1 поР 1+ r " нж 16, сток-исток МДП-транзистора 13.2, тор 21.2 открывается. Величина управ- и электрод катод тиристора лЯемого сопРотивлениЯ Резко Уменьша т Я 1 2 ок ток МДП-транжстора 19 2 е с и тиристор 1.1 включается. K,còoð 20.2, 05 11 2 клемма 12

При открывании тиристора 1.1 через него протекают ток смещения по цепи:

+Е, клемма 10, диод 9, диод-катод ти- Т лов or ложного их срабатывания при вклюма 12, - E и ток коммутируемого сигна-<о чении предыдуших каналов пу ла по цепи: + 0, клемма 7,1, нагруз ка 8.1, диод 3, 1, анод-катод тиристора тания) МДП-транзисторов 13.1 13. м .

Ug

Пороговая характеристика управляемого

4$ ени велнчивает помехозащищен»

П и малой величине тока нагрузки (на- сопротивления; увеличив ри мало величин ность коммутатора путем уменьшения возпример, а ме мала емкостная, нагрузка) напряможности ложного включения очередного жение на диоде 11.1 менее порогового канала коммутагора при возникновении имя (Ц с ц ) МДП-транэиспуж сов или постоянных напряжений помех ,„, п, ка ющих т к в о в шине тактовых импульсов (например, на18.1 и ток запираемого тиристора пу

1.1 равен сумме протекающих токов. личие остаточных напряжений на транжсПри орла»шо вели

П б и величине нагрузки (бом - .торе или импульсов при индуктивном хашая емкостная нагрузка н ка) напряжение на рактере источника тактовых и пу ) диоде 17.1 становится олее б ее порогового определенных изменениях коммутируемых (U nop<91 ) g -транжсто

) МДП с ора 18 l и >> напряжений (например, включение комму-т а жсто а 18.1 открывается.На- тируемого источника). атв ) МДП- Вве @ние управляемого сопротивления пряжение исток ток (исток-затвор) - ве р транжстор 18.1 (21.1) уменьшается и вместо резистора обеспечивает при вклю чекттт последующего кгяала увеличение величины допустимого коммутируемого запираемого тока, расширение диапазона коммутиттуемьк реактивных нагрузок и уменьшение времени включения очередного кв- 5 нала путем изменения величины упрввляе мого сопротивления и отрицательной обратной связи при включении тиристора.

Выключение предыцушего канала (заппрание тиристора 1. 1) осуществляется после включения тиристора 1.2 следующим образом.

Напряжение, образованное на управляемом сопротивлении 18.2 — 22.2, прикладывается к затвору-истоку МДП-транзистора 14.1 и открывает его.с

Открытый МДП-транзистор 14.1 коммутирует напряжение источника смещения, приложенное к управляемому сопротивлению 18.1-22.1, которое прикладывается к переходу управляющий электрод-катод запираемого транзистора 1.1. Так как ток управления при выключении является функцией .ушественно зависящей от величины анопного. тока, то по цепи: +Е, клемма

10, пиоп 9.1, вноп-управляющий электрод тиристора 1. 1, сток-исток МДП«транзистора 14. 1, резистора 20. 1, пиоп 11. 1, клемма 12, -Е потечет ток, изменяташий ЗО свою величину в зависимости от напряжения на управляемом сопротивлении

18.2-22.2 (Q Üï„4ë ) H коммутируе мого анодного тока. Увеличение запирвтощего тока тиристора 1.1 приводит к уве- з5 личению падения напряжения на резисторе

20. 1 и уменьшению напряжения О „МДПтранзистора 21.1 управляемого сопротивления. и следовательно, к увеличенито величины управляемого сопротивления и or- 4о рипательного смешения Ft8 управляемом электроде запираемого тиристора 1.1 выключаемого канала. Тиристор 1.1 эакры» вается.

При приходе очередного тактового им- 45 пульса 1троисходит отпирание следутошего тиристора 1.3 и запирание тирисгора 1.2 и так далее.

Таким образом, увеличение скорости нарастания напряжения управляемого со 50 противления последующего канала и ско. рости нарастания и величины отрицательного смешения управляющего электрода запираемого тиристора дредыпутпего канала приводит к уменьшению врементт 55 выключения тиристора предыдущего канала и всего времени переключения каналов.

06 8

Формула изобретения

Многоканальный комл утатор, содержащийй в кажном канале запираемый тиристор, анодом подключенный к общим катодам диодов пиодного моста, коммутируемые шины и нагрузку, подключенные к другой диагонаат диопного моста, первый раэвязываюший диод, включенный межпу плюсовой шиной источника смешения и анодом запираемого тиристора в прямом направлении, второй раэвязываюший диод, подключенный катодом к минусовой шине источника смешения, скему управления, выполненную на двух МДПтранзисторах и третьем диоде, причем исток первого и сток второго МДП-транзисторов подключены к управляющему электроду запираемого тиристора, в сток и затвор первого МДП-транзистора — соот ветственно к общей шине тактовых импульсов и к катоду запираемого тиристора предыдущего канала через третий диод в прямом направлении, а затвор второго

МДП-транзистора - к катоду запираемого тиристора последующего канала, о т л,ич а тр ш и и с я тем, что, с целью увеличения попустимой частоты переключения каналов и помехозащищенности комму« твтора в каждый канал введены четвертый диод и управляемое сопротивление, ко»

ropoe включено между катодом запираемого тиристора и анодом второго развязываюшего диода и состоит из двух последовательно-параллельных цепей - истоксток третьего МДП-транзистора, первый и второй резисторы и исток-с:ток четвертого МДП-транзистора и третий резистор, причем. затвор четвертого MQII-транзистора соединен со стоком третьего МДПтранзистора другой последовательной, цепи, а исток-затвор третьего МДП гранзистора и анод-катод четвертого диода включены параллельно и подключены, соответственно, к катоду запираемого тиристорв и общим анодам диодов диодного моста, средняя точка соединения первого и второго. ре зисторов подключена к истоку второго

МД П-транэис гора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 441670, кл. Н 03 К 23/00, 16.10.72.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ж 2603 163/2 1

an. Н 03 K 17/56, 11.04.78.

938406

Составитель Л. Скобелева

Текред К.Мыцьо Корректор М.Шароши

Ре то Г Ус

Заказ 4480/79 Тираж 959 Подмсное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, уа. Проектная, 4