CS219232B1

CS219232B1 - Connection for inductive load switching

Info

Publication number: CS219232B1
Application number: CS432981A
Authority: CS
Inventors: Josef Hradil; Pavel Kilian
Original assignee: Josef Hradil; Pavel Kilian
Priority date: 1981-06-10
Filing date: 1981-06-10
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Cílem vynálezu je zjednodušit zapojení na spínání induktivní zátěže, umožnit rychlejší opakované spínání induktivní zátěže a usnadnit připojování dalších induktivních zátěží. Uvedeného účelu se dosáhne zapojením na spínání induktivní zátěže, v němž je k prvnímu pólu zdroje stejnosměrného- napětí připojen jedním koncem vybíjecí člen, -sestávající z vybíjecího odporu a vybíjecí diody v sérii, jehož druhý konec je připojen jednak přes kondelnzátor a dále přes spínač v sérii na druhý pól zdroje stejnosměrného napětí, jednak přeis nabíjecí odpor případně v sérii s nabíjecí diodou na bázi budicího tranzistoru. 'Emitor budicího tranzistoru je připojen n-a první pól zdroje stejnosměrného napětí a jeho kolektor je připojen jednak na bázi vstupního tranzistoru výkonového emitorového sledovače, jednak přes zatěžovací odpor na druhý pól zdroje stejnosměrného napětí. Kolektor výstupního tranzistoru výkonového emitorového sledovače je připojen na první pól zdroje stejnosměrného napětí a jeho emitor přes induktivní zátěž mezí spínač a kondenzátor, přičemž -mezi emitor *a kolektor budicího tranzistoru je zapojena Zenerdva dioda.The aim of the invention is to simplify the connection for switching an inductive load, to enable faster repeated switching of an inductive load and to facilitate the connection of further inductive loads. The stated purpose is achieved by connecting to the switching of an inductive load, in which a discharge element is connected at one end to the first pole of the DC voltage source, consisting of a discharge resistor and a discharge diode in series, the other end of which is connected, firstly, via a capacitor and further via a switch in series to the second pole of the DC voltage source, and secondly, via a charging resistor or in series with a charging diode based on an excitation transistor. The emitter of the excitation transistor is connected n-a to the first pole of the DC voltage source and its collector is connected, firstly, to the base of the input transistor of the power emitter follower, and secondly, via a load resistor to the second pole of the DC voltage source. The collector of the output transistor of the power emitter follower is connected to the first pole of the DC voltage source and its emitter is connected via an inductive load between the switch and the capacitor, while a Zener diode is connected between the emitter and the collector of the driving transistor.

Description

Vynález se týká zapojení na spínání induktivní zátěže, například elektromagnetů, krokových elektromotorů a podobně.The invention relates to a circuit for switching an inductive load, for example electromagnets, stepper motors and the like.

Při spínání induktivní zátěže je v mnohých případech požadováno, aby počáteční proud, tekoucí indukčnosti, dosahoval vyšších hodnot a jeho nárůst při zapnutí byl co nejrychléjší 'a aby po uplynutí přechodového- děje, to je například po- přitažení kotvy elektromagnetu, provedení kroku krokového· elektromotoru a podobně, tento proud poklesl na udržovací úroveň. Jedno· 'ze známých cp-atření ke splnění tohoto požadavku jo zapojit do každé induktivní zátěže odpor s paralelním kondenzátorem. Toto opatření je sice jednoduché, avšak rozměrné a hlavní jeho nevýhodou je, že poměrně velká časová konstanta odporu a kondenzátoru brání rychlejšímu opakovanému spínání induktivní zátěže.When switching an inductive load, it is in many cases required that the starting current, the flowing inductance, reaches higher values and that it increases as soon as it is switched on, and that after the transient event, e.g. electric motor and the like, this current has dropped to a maintenance level. One of the known cp-attenuations to meet this requirement is to connect a resistor with a parallel capacitor to each inductive load. This measure is simple but bulky and the main disadvantage is that the relatively large time constant of the resistor and the capacitor prevents faster re-switching of the inductive load.

U dalšího známého opatření se používá přepínání dvo-u zdrojů napětí výkonovými tranzistory a jejich ovládání je odvozeno od monostabilního klopného obvodu, pro jehož spuštění je zapotřebí, aby ovládací signál byl synchronizován se signálem ovládajícím spínač induktivní zátěže. Nevýhodou tohoto •opatření je složitost zapojení, v mnohých případech obtížnost vytvoření ovládacího signálu pro spuštění klopného obvodu. Je totiž nutné, aby použitý klopný obvod byl konstruován s prodlužovanou dobou kyvu a v případě použití integrovaného· monostabilního klopného- obvodu je zapotřebí dalšího napájecího zdroje.In another known measure, switching of two voltage sources by power transistors is used and their control is derived from a monostable flip-flop circuit, for which the control signal needs to be synchronized with the signal controlling the inductive load switch. The disadvantage of this • measure is the complexity of the wiring, in many cases the difficulty of generating a control signal to trigger the flip-flop. This is because the flip-flop circuit used must be designed with an extended swivel time and an additional power supply is required if an integrated monostable flip-flop is used.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení na spínání induktivní zátěže podle vynálezu, jehož podstatou je, že k prvnímu pólu zdroje stejnosměrného napětí je připojen jedním koncem vybíjecí člen, sestávající z vybíjecího odporu a vybíjecí diody v sérii, jehož druhý konec je připojen jednak přes kondenzátor a dále přes spínač v sérii na druhý pól zdroje stejnosměrného· napětí, jednak přeis nabíjecí odpor případně v sérii s nabíjecí diodou na bázi budicího tranzistoru, jehož emitor je připojen na první pól zdroje stejnosměrného napětí a jehož kolektor je připojen jednak na bázi vstupního tranzistoru výkonového· emitorového- sledovače, jednak přes zatěžovací odpor na druhý pól zdroje stejnosměrného napětí, kdežto kolektor výstupního tranzistoru výkonového emitorové ho- sledovače je připojen ,na první pól zdroje stejnosměrného· napětí a jeho emitor přes induktivní zátěž mezi spínač a kondenzátor, přičemž mezi emitor a kolektor budicího tranzistoru je zapojena Zenerova dioda.These disadvantages are overcome by an inductive load switching circuit in accordance with the invention, wherein a discharge member consisting of a discharge resistor and a discharge diode in series is connected to the first pole of the DC voltage source, the other end of which is connected via a capacitor and via a switch in series to the second pole of the DC power supply; on the other hand, over the charging resistor or in series with a charging diode based on the excitation transistor whose emitter is connected to the first pole of the DC voltage source; on the one hand through the load resistor to the second pole of the DC power supply, while the collector of the output emitter of the power emitter follower is connected to the first pole of the DC power supply and its emitter through the inductive load between the switch and the and a Zener diode is connected between the emitter and the collector of the excitation transistor.

Výhodou zapojení podle vynálezu, kromě toho, že odstraňuje uvedené nevýhody, je jeho jednoduchost a možnost snadného připojování dalších induktivních zátěží.The advantage of the circuitry according to the invention, in addition to eliminating the above-mentioned disadvantages, is its simplicity and the possibility of easily connecting other inductive loads.

Příklad zapojení na spínání induktivní zátěže je znázorněn na připojeném výkresu schematicky.An example of a wiring for switching an inductive load is shown schematically in the attached drawing.

Ke kladnému polu+zdroje stejnosměrného naipětí U je připojena přeis první vybíjecí odpor Rvi katoda první vybíjecí diody Dvl, jejíž anoda je připojena jednak přes první kondenzátor Cl a dále přes první spínač Sl v Sérii na záporný pól — zdroje U stejnosměrného napětí, jednak na katodu první nabíjecí diody Dni, jejíž anoda je připojena přes nabíjecí odpor Rn na bázi budicího tranzistoru TI typu pnp·. Emitor budicího tranzistoru TI je připojen na kladný pól + zdroje U stejnosměrného napětí, kdežto jeho kolektor je připojen jednak přes zatěžovací odpor Rz na kladný pól + zdroje U stejnosměrného napětí, jednak na bázi vstupního tranzistoru T2 typu npn výkonového emitorového sledovače VES. Výstupní tranzistor T3 typu npn výkonového emitorového Sledóvače VES je se vstupním tranzistorem T2 v Darlingtonově zapojení a oba spolu tvoří zesilovač zapojený jako výkonový emitoro-vý sledovač VES. Kolektor výstupního tranzistoru T3 je připojen na kladný pól + zdroje U stejnosměrného napětí, kdežto jeho emitor je připojen pře's první induktivní zátěž LI mezi první kondenzátor Cl a první spínač Sl. K emitoru budicího tranzistoru TI je připojena katoda Zenerovy diody Dz, jejíž anoda je připojena ke kolektoru budicího tranzistoru TI. Stejným způsobem jsou zapojeny druhá nabíjecí dioda Dn2, druhý vybíjecí odpor Rv2, druhá vybíjecí dioda Dv2, druhý kondenzátor C2, druhý spínač S2 pro druhou induktivní zátěž L2 a rovněž třetí nabíjecí dioda Dn3, třetí vybíjecí odpor Rv3, třetí vybíjecí dioda Dv3, třetí kondenzátor C3 a třetí spínač S3 pro třetí induktivní zátěž L3. Induktivních zátěží může být připojeno stejným spůsobem i více, přičemž pro každou nabíjecí diodu Dni, Dn2, Dn3, případně další může být použito samostatného nabíjecího odporu místo společného nabíjecího odporu Rn.The positive field + DC voltage source U is connected to the first discharge resistor Rvi of the cathode of the first discharge diode Dvl, whose anode is connected both through the first capacitor C1 and through the first switch S1 in the negative pole in series - DC voltage sources and cathode a first charging diode D1i whose anode is connected via a charging resistor Rn based on a pnp · excitation transistor T1. The exciter transistor T1 is connected to the + pole of the DC voltage, while its collector is connected via a load resistor Rz to the + pole of the DC voltage and based on the input transistor T2 of the npn power emitter tracker VES. The output transistor T3 of the npn power emitter tracker VES is in Darlington circuit with the input transistor T2 and both together form an amplifier connected as a VES power emitter tracker. The collector of output transistor T3 is connected to the positive pole + of the DC voltage source, while its emitter is connected to the first inductive load L1 between the first capacitor C1 and the first switch S1. The cathode of the Zener diode Dz is connected to the emitter of transistor T1, the anode of which is connected to the collector of transistor T1. The second charging diode Dn2, the second discharge resistor Rv2, the second discharge diode Dv2, the second capacitor C2, the second switch S2 for the second inductive load L2 and the third charging diode Dn3, the third discharge resistor Rv3, the third discharge diode Dv3, the third capacitor C3 and the third switch S3 for the third inductive load L3. Multiple inductive loads can be connected in the same way, and a separate charging resistor may be used for each charging diode D1i, Dn2, Dn3, or others instead of the common charging resistor Rn.

Jako výkonového emitorového sledovače VES lze použít i jiného vhodného zapojení, například i s jedním tranzistorem. V tomto případě je tento· tranzistor současně vstupním i výstupním. Při použití tranzistorů jiného· typu je samozřejmě nutné přizpůsobit polaritu zdroje U stejnosměrného napětí a diod. Použije-li se nabíjecího odporu Rn, případně samostatných nabíjecích odporů, které jsou mnohem větší než první, druhý a třetí vybíjecí odpor Rvi, Rv2, Rv3, může první, druhá a třetí dioda Dni, Dn2, Dn3 odpadnout.Other suitable wiring, such as a single transistor, can be used as a VES emitter tracker. In this case, the transistor is both input and output. Of course, when using other type of transistors, it is necessary to match the polarity of the DC source and the diodes. If a charging resistor Rn or a separate charging resistor is used which is much larger than the first, second and third discharge resistors Rvi, Rv2, Rv3, the first, second and third diodes D1i, Dn2, Dn3 may be omitted.

Ve stavu klidu, kdy není zapnut žádný spínač Sl, S2, S3, protéká budicím tranzistorem pouze zbytkový proud a hodnota napětí na zatěžovacím odporu Rz je dána velikostí stejnosměrného· napětí U a použitou Zenerovou diodou Dz. Po zapnutí prvního spínače Sl začne být buzen budicí tranžiistor TI proudem, který protéká z kladného pólu + zdroje U stejnosměrného napětí emitorem budicího tranzistoru TI přes nabíjecí odpor Rn, nabíjecí diodu Dni, první kondenzátor Cl a první spínač Sl k zápornému pólu — zdro219 2 je U stejnosměrného napětí. Budicí tranzistor TI se otevře a na zatěžovacím odporu Rz se objeví napětí U, zmenšené pouze o úbytek napětí na otevřeném budicím tranzistoru TI. Tímto napětím je buzen výkonový emitorový sled ov ač VES. Po jeho vybuzení se na první induktivní zátěži Ll objeví napětí U, tedy spouštěcí napětí. Jakmile se mezitím nabije první kondenzátor Cl, přestane být budicí tranzistor TI buzen, uzavře se a na zatěžováním odporu Rz se objeví napětí dané statickými hodnotami stejnosměrného napětí U a použité Zenerovy diody Dz. Výkonový emítorový sledovač VES je buzen od tohoto okamžiku jen tímto napětím a na první induktivní zátěži Ll se objeví napětí, které odpovídá napětí na zatěžovacím odporu Rz zmenšeném o úbytek napětí na výkonovém emitorovém sledovací VES, tedy udržovacímu napětí. Zaipne-li se další spínač S-2, případně i S3, proběhne popsaný cyklus zno-In the idle state, when no switch S1, S2, S3 is switched on, only the residual current flows through the excitation transistor and the voltage value at the load resistor Rz is given by the DC voltage U and the Zener diode Dz used. After switching on the first switch S1, the excitation transistor T1 starts to be energized by the current flowing from the + pole of the DC source through the emitter of the excitation transistor TI through the charging resistor Rn, the charging diode Dni, the first capacitor C1 and the first switch S1 to the negative pole. For DC voltage. The excitation transistor T1 opens and a voltage U appears on the load resistor Rz, reduced only by the voltage drop across the open excitation transistor T1. This voltage is driven by the VES power emitter monitor. After its excitation, the voltage U, i.e. the trigger voltage, appears on the first inductive load L1. In the meantime, as soon as the first capacitor C1 is charged, the excitation transistor T1 ceases to be excited, closes and the voltage given by the static values of the DC voltage U and the Zener diode Dz used appears on the resistance load Rz. The power emitter follower VES is excited from this moment only by this voltage, and at the first inductive load L1, a voltage corresponds to the voltage at the load resistor Rz reduced by the voltage drop across the power emitter watch VES, i.e. the holding voltage. If the next switch S-2 or S3 is switched on, the described cycle runs again.

Claims

Subject

An inductive load switching circuit, characterized in that a discharge member consisting of a first, a second and a third discharge resistor (Rvi, Rv2, Rv3) and a first, second and third discharge diodes (connected to one end of the DC voltage source) is connected at one end. Bvj1, D1, DV3) in series, the other end of which is connected both through the first, second and third capacitors (i1, C2, C3) and through the first, second and third switches (S1, S2, S3) in series to the second pole DC voltage sources (4) and overcharging resistor (Rn), optionally in series with the first, second and third charging diodes (D1i, Dn2, Dn3) based on an excitation transistor (Ti), the emitter of which is connected to.

vu, whereby the voltage U appears again on the first inductive load L1, so that after a short time it is replaced by a lower holding voltage, as on the second and third inductive loads L2, L3. After switching off the first, second and third switches S1, S2, S3, the first, second and third capacitors C1, C2, C3 discharge through the first, second and third discharge diodes Dv1, Dv2, Dv3 and the first, second and third discharge resistors Rvi, Rv2. , Rv3 as Discharge members. The connection of the first, second and third charging diodes D1, D2, D3 operates in the same way. The large ratio of the charging resistor Rn or the separate charging resistors to the first, second and third discharge resistors Rvi, Rv2, Rv3 is required so that the discharge current of the first capacitor C1 does not affect the charging current of the second and third capacitors C2, C3 in adjacent branches too much.

the first pole of the DC voltage source (U) and whose collector is connected both on the basis of the input transistor [T2j of the power emitter follower (VES), and through the load resistor (Rz) to the second pole of the DC voltage source ) a power emitter follower (VES) is connected to the first pole of the DC voltage source (U) and its emitter through the first, second and third inductive loads (L1, L2, L3) to the first, second and third switches (S1, S2, S3) and a first, second and third capacitor (C1, C2, C3), wherein a Zener diode (Dz) is connected between the emitter and the collector of the drive transistor (T1).