CS217799B1

CS217799B1 - Switch Circuit Ignition Circuit *

Info

Publication number: CS217799B1
Application number: CS361581A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Ouzky; Jiri Florianek
Original assignee: Frantisek Ouzky; Jiri Florianek
Priority date: 1981-05-15
Filing date: 1981-05-15
Publication date: 1983-01-28

Abstract

Vynález se týká automatizace a řeší zapojení zapalovacího obvodu pro spínání tyristorů a triakú. Triak se zapaluje pomocí generátoru, tvořeného oscilátorem s transformátorovou zpětnou vazbou. Řídicí obvod triaku je galvanicky oddělen od ovládacího vstupu. Oscilátor je napájen z oddělovacího Obvodu, který je ovládán kloipným obvodem. Hodinový vstup klopného obvodu je buzen synchronizací napětí, ke které je ve fázi s napájecím napětím triaku. Synchronizační napětí se dvoucestně usměrňuje a tvaruje. Nulovací a řídicí vstupy jsou řízeny vlastním řídicím signálem, kterým se zadává okamžik sepnutí triaku. Využije se pro spínání triaků, které spínají zátěže napájené střídavým, proudem.The invention relates to automation and solves the connection of an ignition circuit for switching thyristors and triacs. The triac is ignited by a generator formed by an oscillator with transformer feedback. The triac control circuit is galvanically isolated from the control input. The oscillator is powered from the isolation circuit, which is controlled by a flip-flop circuit. The clock input of the flip-flop circuit is excited by the synchronization voltage, to which it is in phase with the triac supply voltage. The synchronization voltage is two-way rectified and shaped. The reset and control inputs are controlled by their own control signal, which specifies the moment of triac switching. It is used for switching triacs, which switch loads supplied with alternating current.

Description

Vynález se týká zapojení zapalovacího obvodu spínacích prvků spouštěného v nule napájecího střídavého napětí.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to the ignition circuit of switching elements triggered at zero AC power.

V regulační technice se často používají spínací prvky — tyristory, triaky — jako bezkontaktní střídavé spínače. Protože při jejich spínání dochází k velkému impulsivnímu rušení, je výhodné zapalovat spínací prvky v nule střídavého napětí, kdy je rušení nejmenší. Známá zapojení, používaná k tomu účelu, jsou vhodná pouze pro odporovou zátěž. U indukčních zátěží, kde dochází k fázovému posuvu mezi napětím a proudem, nelze tato zapojení použít.In control technology, switching elements - thyristors, triacs - are often used as contactless AC switches. Since there is a large impulse disturbance in their switching, it is advantageous to ignite the switching elements at zero AC voltage, when the disturbance is the least. The known connections used for this purpose are only suitable for resistive loads. For inductive loads where there is a phase shift between voltage and current, these connections cannot be used.

Tento nedostatek v převážné míře odstraňuje zapojení zapalovacího obvodu spínacích prvků podle vynálezu, sestávající z usměrňovače, tvarovacího obvodu, klopného obvodu, invertoru, oddělovacího obvodu, impulsního transformátoru, tranzistoru, triaku, odporů a diod. Jeho podstata spočívá v tom, že synchronizační svorka zapojení je spojena se vstupem dvoucestného usměrňovače, jehož výstup je spojen se vstupem- tvarovacího ob/odiu. Výstup tvarovacího obvodu je spájen s hodinovým vstupem klopného obvodu. Výstup klopného obvodu je spojen se signálovým vstupem oddělovacího obvodu. Blokovací vstup oddělovacího obvodu je spojen: s nulovacím vstupem klopného obvodu a zároveň je spojen s řídicí svorkou zapojení a se vstupem: Invertoru. Mezi vstup invertoru -a nulový potenciál je zapojen svodový odpor. Výstup invertoru je spojen se synchronním vstupem klopného obvodu. Výstup oddělovacího obvodu je spojen jednak s katodou ochranné diody, jednak s jedním vývodem kolektorového vinutí impulsního transformátoru a jednak přes předpěťový odpor s jedním vývodem vazebního vinutí impulsního¹ transformátoru a s anodou stabilizační diody. Katoda stabilizační diody je spojena s nulovým potenciálem, se kterým je rovněž spojen emitor tranzistoru. Báze tranzistoru je spojena s druhým vývodem vazebního vinutí impulsního transformátoru. Kolektor tranzistoru je spojen s anodou ochranné -diody a s druhým vývodem kolektorového vinutí impulsního- transformátoru, jehož řídicí vinutí je jedním vývodem spojeno s řídicí elektrodou triaku a druhý vývod je spojen s první,anodou triaku.This drawback largely eliminates the ignition circuit of the switching elements according to the invention, consisting of a rectifier, a forming circuit, a flip-flop, an inverter, a decoupling circuit, a pulse transformer, a transistor, a triac, resistors and diodes. Its essence lies in the fact that the synchronization terminal of the circuit is connected to the input of the two-way rectifier, the output of which is connected to the input of the shaping circuit. The output of the forming circuit is soldered to the clock input of the flip-flop. The output of the flip-flop is connected to the signal input of the isolation circuit. The isolation circuit blocking input is connected to: the flip-flop reset input, and is also connected to the wiring control terminal and to the Inverter input. A leakage resistor is connected between the inverter input and zero potential. The inverter output is connected to the synchronous flip-flop input. The output of the decoupling circuit is connected both to the cathode of the protective diode, on the one hand to one outlet of the collector winding of the pulse transformer and on the other hand through a bias resistor to one terminal of the coupling winding of the impulse ¹ transformer. The stabilizing diode cathode is coupled to zero potential, to which the emitter of the transistor is also coupled. The base of the transistor is connected to the second terminal of the coupling winding of the pulse transformer. The collector of the transistor is connected to the anode of the protective diode and to the other terminal of the collector winding of the pulse transformer, whose control winding is connected to the triac control electrode by one terminal and the other terminal to the first triac anode.

Výhodou tohoto zapojení je, že s ním- lze zapalovat spínací prvky do indukční zátěže. Mimo to je toto i zapojení odolné proti vytváření falešných zapalovácích impulsů. Pro vytvoření řídicího- impulsu nepí zapotřebí napájecí zdroj. Zapojení je vytvořeno z běžně dostupných prvků, je relativně levné a bezporuchové.The advantage of this circuit is that with it it is possible to ignite the switching elements in an inductive load. In addition, this circuit is also resistant to the generation of false ignition pulses. No power supply is required to generate the control pulse. The wiring is made of commercially available components, is relatively cheap and trouble-free.

Příklad uspořádání podle vynálezu je znázorněn na výkresu. Jednotlivé bloky Je možno¹ charakterizovat takto: Dvouc-estný usměrňovač 3 je bud v zapojení s transformátorem s vyvedeným středem, nebo: _s diodami zapojenými do můstku. TVarov-ací obvod 4 je tvořen například tranzistorem nebo hradlem integrovaného obvodu. Vytváří úzké impulsy při průchodu střídavého napětí nulou. Klopný obvod 5 je klopný obvod typu J—K. Inver-tor 6 je tvořen například tranzistorem nebo hradlem integrovaného obvodu. Vytváří inv-erzi řídicího signálu potřebnou- pro funkci klopného obvodu 5. Oddělovací obvod 7 je tvořen například hradlemSntegrovaného obvodu. Odděluje klopný obvod 5 o-d obvodu impulsního transformátoru 12 a je zároveň používán k dokonalejšímu hradlování falešných impulsů. Impulsní transformátor 12 je zapojen -s tranzistorem 13 a ostatními prvky jako oscilátor a- z řídicího vinutí 123 je napájen zapalovací obvod triaku 14.An example of an arrangement according to the invention is shown in the drawing. Individual blocks can be described as follows ^1: Honesty Dvouc-rectifier 3 is in engagement either with a transformer with core putted or: _diodes connected in bridge. The forming circuit 4 is formed, for example, by an integrated circuit transistor or gate. It generates narrow pulses when the AC voltage passes through zero. The flip-flop 5 is a J-K flip-flop. The inverter 6 is formed, for example, by an integrated circuit transistor or gate. It creates an inversion of the control signal required for the function of the flip-flop 5. The separation circuit 7 is formed, for example, by the gate of the integrated circuit. It separates the flip-flop 5 from the pulse transformer 12 circuit and is also used to improve false gate gating. The pulse transformer 12 is connected with a transistor 13 and other elements such as an oscillator, and a pilot circuit 14 is supplied from the control winding 123.

Zapojení je provedeno následujícím způsobem¹. Synchronizační syorka 2 zapojení je spojena se vstupem dvoůceštného usměrňovače 3, jehož výstup je spojen Sb vstupem tvarovacího obvodu 4. Výstup tvarovacího obvodu 4 je -spojen s hodinovým vstupem¹51 klopného obvodu 5. Výstup 54 klap,ného obvodu 5 je spojen se signálovým vstupem 71 oddělovacího obvodu 7. Blokovací vstup 72 oddělovacího obvodu 7 je spojen -s nulovacím vstupem: 52 klopného obvodu 5 a zároveň je spojen s řídicí svorkou 1 zapojení a se vstupem invertoru 6? Mezi’ vstup invertoru- B a nulový potenciál je zapojen svodový odpor 8. Výstup invertoru 6 je spojen se synchronním vstupem: 53 klopného obvoduThe connection is made as follows ¹ . The circuit synchronization syringe 2 is connected to the input of the two-way rectifier 3, the output of which is connected to the input of the shaping circuit 4. The output of the shaping circuit 4 is connected to the clock input ^{15 of the} flip-flop 5. The blocking input 72 of the separation circuit 7 is connected to the reset input 52 of the flip-flop 5 and is also connected to the wiring control terminal 1 and the inverter input 6? A leakage resistor 8 is connected between the inverter input B and the zero potential. The inverter output 6 is connected to a synchronous input: 53 flip-flop

5. Výstup 73 oddělovacího obvodu 7 je spojen jednak s katodou ochranné diody 11, jednak s jedním vývodem kolektorového vinutí 121 impulsního transformátoru 12 a je-dnak přes předpěťový odpor 9 s jedním vývodem- vazebního vinutí 122 impulsního transformátoru 12 a s anodou stabilizační diody 10. Katoda stabilizační diody 10 je spojena s nulovým potenciálem, se kterým je rovněž -spojen emitor tranzistoru 13. Báze tranzistoru 13 je spojena -s druhým vývodem vazebního vinutí 122 impulsního transformátoru 12. Kolektor tranzistoru 13 je spojen s anodou ochranné diody 11 a s druhým vývodem kolektorového vinutí 121 impulsního transformátoru 12, jehož řídicí vinutí 123 je jedním: vývodem spojeno- s řídicí eleiktrodou triaku 14 a dr-uhý vývod je spojen s první anodou triaku 14. Na synchronizační svorku 2 zapojení se přivádí střídavé napětí, které musí být ve stejné fázi jako napájecí střídavé napětí, které je spínáno spínacím prvkem. V dvoucestném usměrňovači 3 je obousměrně usměrněno a přivedeno nia tvarovací obvod 4, jenž vytváří a tvaruje úzké impulsy v Okamžiku průchodu střídavého napětí nulou. Tyto impulsy jsou přiváděny jako hodinové impulsy na hodinový vstup 51 klopného obvodu 5, který je typu J—K. Řídicí signál se přivádí z řídicí svorky 1 zapojení na nulovací vstup 52, kterým je asynchronní vstup R klopného obvodu 5. Synchronní vstup J, to je hodinový vstup 51 klopného obvodu 5, je trvale na vysoké úro-vni. Na synchronní vstup K, to je5. The output 73 of the separation circuit 7 is connected both to the cathode of the protective diode 11 and to the one of the collector winding 121 of the pulse transformer 12 and to the lead of the pulse transformer 12 with the anode of the stabilizing diode 10. The cathode of the diode 10 is coupled to a zero potential to which the emitter of the transistor 13 is also connected. The base of the transistor 13 is connected to the second terminal of the coupling winding 122 of the pulse transformer 12. The transistor collector 13 is connected to the anode of the protective diode 11 and the second terminal of the collector. the winding 121 of the pulse transformer 12, whose control winding 123 is one: the outlet connected to the triac control elec- trode 14 and the other is connected to the first anode of the triac 14. as the AC power supply that switches them on no switching element. In the two-way rectifier 3, the shaping circuit 4, which generates and shapes the narrow pulses at the moment of alternating voltage zero crossing, is bi-directionally rectified and applied. These pulses are supplied as clock pulses to the clock input 51 of the flip-flop 5, which is of the J-K type. The control signal is supplied from the control terminal 1 to the reset input 52, which is the asynchronous input R of the flip-flop 5. The synchronous input J, i.e. the clock input 51 of the flip-flop 5, is constantly at a high level. On synchronous input K, that is

217793 na nastavovací vstup 53 klopného obvodu 5, se signál přivádí přes investor 6. Při změně stavu na řídicí .svorce 1 zapojení z nízké úrovně na vysokou se odblokuje nulovací vstup 52 klopného obvodu 5 a dojde po příchodu hodinového impulsu — v nule napájecího napětí — ke změně stavu na výstupu 54 klopného obvodu 5. Zpětná změna není vázána na přívod hodinového impulsu, proto se nevyužívá synchronního¹ vstupu J, to je hodinového vstupu 51 klopného obvodu 5, ale asynchronního vstupu R, to je nulolvacího vstupu 52 klopného obvodu 5. Signál z výstupu 54 klopného obvodu 5 je přiveden na signálový vstup 71 oddělovacího obvodu 7. Oddělovací obvod 7 odděluje klopný obvod 5 od ostatních obvodů, aby neovlivňovaly jeho funkci. Mimo to slouží oddělovací obvod 7 k hradlování falešných impulsů, .které by mohly vzniknout při příchodu impulsního rušení do klopného obvodu 5. Této funkce se u oddělovacího obvodu 7 dosahuje přivedením nízké úrovně z řídicí svorky 1 zapojení. Po příchodu signálu z výstupu 54 klopného· oibvodu 5 na signálový vstup 71 je již uvolněn i blokovací vstup 72 Oddělovacího Obvodu 7 a na výstupu 73 oddělovacího obvodu 7 se objevuje napěťový signál, kterým se napájí generátor tvořený impulsním transformátorem. 12, tranzistorem 13, předpěťovým odporem 9 a stabilizační diodou 10 a ochrannou diodou 11. Generátor vyrábí impulsy o vysoké frekvenci, kterými se spouští přes řídicí vinutí 123 impulsního transformátoru 12 spínací prvek — tyristor nebo triak. Velkým počtem zapalovacích impulsů po. dobu hoření spínacího prvku se odstraňuje jeho zhasínání při práci do indukční zátěže.217793 to flip-flop adjusting input 53, the signal is applied to investor 6. When the state of the low-to-high wiring control terminal 1 changes, the flip-flop reset input 52 is unlocked and occurs when the clock pulse arrives at zero supply voltage. The reverse change is not connected to the clock pulse input, therefore, not the synchronous ¹ input J, i.e. the clock input 51 of the flip-flop 5, but the asynchronous input R, i.e. the zero-input input 52 of the flip-flop 5, is used. The signal from the output 54 of the flip-flop 5 is applied to the signal input 71 of the decoupling circuit 7. The decoupling circuit 7 separates the flip-flop 5 from the other circuits so as not to affect its function. In addition, the decoupling circuit 7 serves for gating false pulses, which could arise when pulse interference arrives at the flip-flop 5. This function is achieved in the decoupling circuit 7 by supplying a low level from the control terminal 1 of the circuit. When the signal from the flip-flop 5 output 54 arrives at the signal input 71, the blocking input 72 of the decoupling circuit 7 is also enabled and the output 73 of the decoupling circuit 7 supplies a voltage signal to power the pulse transformer generator. 12, a transistor 13, a bias resistor 9 and a stabilizing diode 10 and a protective diode 11. The generator produces high frequency pulses that trigger a switching element - a thyristor or a triac via the control winding 123 of the pulse transformer 12. A large number of ignition pulses after. the burning time of the switching element removes its switching off when working into the inductive load.

Vynálezu ,se využije pro bezkontaktní spínání elektromagnetů, stykačů a .transformátorů.The invention is used for contactless switching of electromagnets, contactors and transformers.

Claims

SUBJECT

Ignition circuit of a zero-AC switching element consisting of a rectifier, a forming circuit, a flip-flop, an inverter, a decoupling circuit, a pulse transformer, a transistor, a triac, resistors, and diodes, characterized in that the synchronization terminal (2) is connected with the input of a two-way rectifier (3), the output of which is connected to the input of the forming circuit [4], the output of which is connected to the clock input (51) of the flip-flop (5) circuit (7) and a synchronous input (53) of the flip-flop (5) is connected to the output of an inverter (6), whose input is connected to a locking input (72) separating ^one circuit (7) with reset input (52) of the flip-flop ( 5),> with the control terminal of the invention (1) the wiring and via a leakage resistor (8) with zero potential, to which the emitter of the transistor (13) and the cathode of the stabilization di (10), the anode of which is connected to one terminal of the coupling winding (122) of the pulse transformer (12) and one terminal of the bias resistor (9), the other terminal of which is connected to the output (73) of the separating circuit (7); a protective coil (11) and one outlet of the collector winding (121) of a pulse transformer (12), the other of which is connected to the anode of the protective diode (11) and to the collector of transistor (13) whose base is connected to the other 122) of a pulse transformer (12), the control winding (123) of which is connected by one terminal to the triac control electrode (14) and the other terminal to the first triac anode (14).