PL65598B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 15.VIH.1972 r. 65598 KI 21d*,2 MKP H02h 7/00 Wspóltwórcy wynalazku: Jan Mrozowski, Zbigniew Ledochowicz, Jacek Zyborski Wlasciciel patentu: Lódzkie Zaklady Aparatury Elektrycznej „Aparel" Lódz (Polska) Przekaznik pólprzewodnikowy do ochrony diod mocy i tyrystorów Przedmiotem wynalazku jest przekaznik pólprze¬ wodnikowy do ochrony diod mocy i tyrystorów lub innych wrazliwych na przeciazenia cieplne ele¬ mentów urzadzen zwlaszcza elektrycznych.W znany sposób zabezpieczenie diod mocy 5 i tyrystorów przed przegrzaniem zlacza pólprze¬ wodnikowego w przypadku pogorszenia sie wa¬ runków chlodzenia lub wystapienia przeciazenia pradowego mozna uzyskac umieszczajac na chro¬ nionym elemencie czujnik termistorowy wspólpra- io cujacy z przekaznikiem pólprzewodnikowym, naj¬ czesciej w ukladzie mostkowym, wyposazonym we wzmacniacz stalopradowy i przerzutnik, na którego wyjsciu pojawia sie sygnal w razie przekroczenia dopuszczalnej temperatury diody mocy, tyrystora 15 lub innego urzadzenia chronionego.Przekazniki pólprzewodnikowe dotychczas znane moga wspólpracowac tylko z jednym termistoro- wym czujnikiem pomiarowym. W zwiazku z tym dla kontroli temperatury w kilku punktach tego sa- 20 mego urzadzenia jednoczesnie, zwlaszcza we wszyst¬ kich galeziach prostownika z diodami mocy lub tyrystorami, nalezy stosowac przekazniki w liczbie równowaznej liczbie punktów kontroli temperatury, co jest niedogodne pod wzgledem technicznym 25 i ekonomicznym.Czujniki pomiarowe znanych przekazników ter- mistorowych sa montowane w cienkosciennej rurce szklanej albo na plytce szklanej albo sa zatapiane w obudowie tranzystora sredniej mocy ulatwiajacej 30 przykrecenie do radiatora diody mocy lub tyrystora.Czujniki tak wykonane maja niedostateczna izo¬ lacje elektryczna w zwiazku z czym nie moga byc stosowane do pomiaru elementów bedacych pod napieciem wzgledem siebie.Do zasilania mostków pomiarowych znanych przekazników termistorowych konieczne jest na¬ piecie stale. Warunek ten narzuca stosowanie roz¬ budowanych filtrów wygladzajacych lub ukladów stabilizujacych napiecie w obwodach zasilania tych mostków.Celem wynalazku jest opracowanie ukladu prze¬ kaznika pólprzewodnikowego umozliwiajacego po¬ miar temperatury w wiecej niz jednym punkcie jednoczesnie, przy uzyciu jednego tylko mostka pomiarowego. Wymaganiom dodatkowym stawia¬ nym ukladowi przekaznika pólprzewodnikowego jest niezaleznosc nastawionej temperatury zadzia¬ lania od zmltan temperatury otoczenia przekaznika.Czujniki temperatury przeznaczone do wspólpracy z przekaznikiem pólprzewodnikowym powinny do¬ kladnie mierzyc temperature chronionego elementu, przy zapewnieniu dostatecznej izolacji elektrycznej czujnika wzgledem mogacego znajdowac sie pod napieciem elementu chronionego.Cel ten wedlug wynalazku zostal osiagniety dzieki temu, ze przekaznik pólprzewodnikowy ma wielogalezny mostek pomiarowy polaczony ze wzmacniaczem stalopradowym za pomoca diodo¬ wego rozszerzacza liczby wejsc i uklad do kompen- 655983 sacji wplywów temperatury otoczenia. Uklad ten jest wlaczony miedzy galaz porównawcza mostka pomiarowego a wzmacniacz stalopradowy, w któ¬ rym pomiedzy pierwszym i drugim stopniem wzmocnienia jest wlaczony kondensator, tworzacy 5 ujemne sprzezenie zwrotne. Wielogalezny mostek pomiarowy jest zasilany poprzez diode napieciem zmiennym, jednopolówkowym.Kazda z galezi pomiarowych wielogaleznego mostka pomiarowego sklada sie z opornika, po- 10 tencjometru do nastawiania temperatury zadziala¬ nia oraz-czujnika termistorowego, polaczonych ze soba szeregowo. Czujnik termistorowy jest wykona¬ ny w postaci tulejki metalowej zakonczonej sruba z osadzonym na zywicy syntetycznej miniaturowym 15 termistorem. Koncówki termistora wyprowadzone na zewnatrz sa ulozone w górnej czesci bryly utwo¬ rzonej z zywicy syntetycznej i oddalone najbardziej od tulejki.Ujemne sprzezenie zwrotne pojemnosciowe stano- 20 wi kondensator, który jest wlaczony pomiedzy baze tranzystora pierwszego stopnia a emiter tranzysto¬ ra drugiego stopnia wzmacniacza stalopradowego.Uklad do kompensacji wplywów temperatury oto¬ czenia tworzy galaz równolegla do tranzystora 25 pierwszego stopnia wzmacniacza stalopradowego skladajaca sie z diody i opornika, które sa wla¬ czone pomiedzy zacisk, dodatniego bieguna zródla zasilania a emiter tranzystora pierwszego stopnia wzmacniacza stalopradowego. Wspólny punkt diody 30 i opornika jest polaczony ze wspólnym punktem oporników galezi porównawczej wielogaleznego mostka pomiarowego.Przekaznik pólprzewodnikowy wedlug wynalazku stanowi postep w dziedzinie ochrony diod mocy 35 i tyrystorów albo innych wrazliwych na przecia¬ zenia cieplne elementów urzadzen zwlaszcza elekt¬ rycznych, poniewaz pozwala uniknac indywidual¬ nego stosowania przekaznika i mostka pomiarowe¬ go dla kazdego czujnika termistorowego. Zmniejsze- *° nie liczby niezbednych przekazników i mostków pomiarowych w zabezpieczeniu z kilkoma punktami ; pomiaru temperatury do jednego przekaznika i mostka dla grupy czujników temperatury zostalo zrealizowane przez zastosowanie w ukladzie prze- 45 kaznika wielogaleznego mostka pomiarowego z roz- szerzaczem liczby wejsc. Omawiany uklad umozli¬ wia takze nastawianie temperatury zadzialania dla kazdego punktu pomiarowego niezaleznie.Wielogalezny mostek pomiarowy i rozszerzacz 50 liczby wejsc pozwalaja takze na stosowanie w ukla¬ dzie przekaznika jednego tylko wzmacniacza stalo¬ pradowego dla przekazania do wyjscia przekaznika sygnalu o przekroczeniu w jednym lub wiecej punktach pomiarowych nastawionej wartosci tern- 55 peratury.Mostek pomiarowy przekaznika moze byc zasi¬ lany napieciem przemiennym niestabilizowanym, poniewaz we wzmacniaczu stalopradowym zastoso¬ wane jest miedzy stopniami ujemne sprzezenie *o zwrotne pojemnosciowe. Zmiany temperatury oto¬ czenia przekaznika maja znikomy wplyw na nasta¬ wiona temperature zadzialania, poniewaz we wzmacniaczu stalopradowym zastosowany jest dio¬ dowy uklad kompensacji wplywów temperatury. 65 4 Czujnik termistorowy, stanowiacy czesc skladowa wynalazku dokladnie mierzy temperature diody lub tyrystora, poniewaz dzieki skupionej konstrukcji moze byc instalowany na radiatorze w bezposred¬ niej bliskosci chronionego elementu za pomoca sruby, która jest zakonczona metalowa tulejka czujnika. Opóznienie nagrzewania sie termistora w stosunku do zmian temperatury punktu, w* którym czujnik jest osadzony, jest nieznaczne dzieki odpowiedniemu uksztaltowaniu tulejki czuj¬ nika i zespoleniu termistora z nia za pomoca zy¬ wicy syntetycznej. Bryly zywicy, w której termistor jest osadzony, zapewnia jego dobry styk cieplny z tulejka przy zachowaniu dobrej izolacji elekt¬ rycznej obu tych elementów wzgledem siebie.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy przekaznika, fig. 2 termistorowy czujnik temperatury w przekroju, przystosowany do wkrecenia w radiator w poblizu tyrystora lub diody.Przedstawiony na fig. 1 przekaznik, przystosowa¬ ny do wspólpracy z jednym do czterech czujników termistorowych jest zasilany napieciem przemien¬ nym 12V przylozonym do zacisków 1—1 oraz napie¬ ciem stalym 12V przylozonym do zacisków 54,55.Napiecie wyprostowane za posrednictwem diody 2 jest doprowadzone do czlonu pomiarowego w ukla¬ dzie mostka wielogaleznego o jednej galezi porów¬ nawczej skladajacej sie z oporników 3 i 4 oraz o czterech galeziach pomiarowych, w których galaz pierwsza posiada opornik 5, potencjometr 6 i czuj¬ nik termistorowy 7, galaz druga opornik 8, poten¬ cjometr 9 i czujnik termistrowy 10, galaz trzecia opornik 11, potencjometr 12 i czujnik termistrowy 13 oraz galaz czwarta opornik 14, potencjometr 15 i czujnik termistorowy 16.Elementy skladowe kazdej galezi pomiarowej sa polaczone ze soba szeregowo. Poszczególne galezie pomiarowe sa polaczone diodami 17, 18, 19 i 20 tworzacymi cztero-wejsciowy diodowy rozszerzacz liczby wejsc. Wyjscie z rozszerzaczem liczby wejsc 21 oraz punkt 22 galezi porównawczej z mostka wielogaleznego sa doprowadzone do wejscia 23, 24 dwustopniowego stalopradowego wzmacniacza tran¬ zystorowego z tranzystorami 25 i 26 pojemnoscio¬ wym ujemnym sprzezeniem zwrotnym pomiedzy stopniami oraz diodowa kompensacja wplywu tem¬ peratury otoczenia na wejsciu utworzona z diody 28 i opornika 29. Baza 30 tranzystora 25 jest po¬ laczona z biegunem dodatnim 54 nie pokazanego na rysunku zródla zasilania poprzez opornik 31 oraz z emiterem 32 tranzystora 26, poprzez kondensa¬ tor 27.Emiter 33 tranzystora 25 jest polaczony z biegu¬ nem ujemnym 55 zródla zasilania. Kolektor 34 tranzystora 25 jest polaczony bezposrednio z baza 35 tranzystora 26 oraz biegunem dodatnim 54 zród¬ la zasilania poprzez opornik 36. Emiter 32 tranzys¬ tora 26 jest polaczony z biegunem ujemnym 55 zródla zasilania poprzez oporniki 37 i 38. Kolektor 39 tranzystora 26 jest polaczony z biegunem do¬ datnim 54 zródla zasilania. Wyjscie wzmacniacza 40 z obwodu emitera jest doprowadzone do wejscia 41 monostabilnego przerzutnika z tranzystorami 425 65598 6 i 43, których emitery 44 i 45 sa polaczone razem i poprzez opornik 46 do bieguna ujemnego 55 zród¬ la zasilania.Kolektor 47 tranzystora 42 jest polaczony poprzez opornik 48 z biegunem dodatnim 54 zródla zasila- 5 nia oraz z baza 49 tranzystora 43 poprzez opornik 50. Baza 49 tranzystora 43 jest ponadto polaczona z biegunem ujemnym 55 zródla zasilania poprzez opornik 51. Kolektor 52 tranzystora 43 jest polaczo¬ ny z biegunem dodatnim 54 zródla zasilania po- 10 przez opornik 53.Przekaznik posiada dwa przeciwstawne wyjscia.Wyjscie pierwsze stanowi zacisk 56 polaczony z bie¬ gunem dodatnim 54 zródla zasilania oraz zacisk 57 polaczony z kolektorem 52 tranzystora 43. Wyjs- 15 cie drugie stanowia zacisk 57 oraz zacisk 58 po¬ laczony z emiterami 44 i 45 tranzystorów 42 i 43.Parametry sygnalów z obu wyjsc odpowiadaja pa¬ rametrom sterowania standardowymi elementami logicznymi. 20 Przedstawiony na fig. 2 czujnik termistorowy jest wykonany w postaci tulejki metalowej 59 zakon¬ czonej sruba 60, w której na zywicy syntetycznej 61 jest osadzony miniaturowy termistor 62. Kon¬ cówki '63 termistora 62 sa wyprowadzone w górnej 25 czesci bryly utworzonej z zywicy syntetycznej 61 i oddalone najbardziej od metalowej tulejki 59.Dzialanie przyrzadu jest opisane nizej.Doprowadzone do zacisków 1 — 1 napiecie prze¬ mienne zostaje wyprostowane jednopolówkowo 30 przez diode 2. Wyprostowane napiecie pulsujace rozklada sie w galeziach mostka proporcjonalnie do ich opornosci. W stanie zimnym opornosci czuj¬ ników termistorowych 7, 10, 13 i 16 sa znacznie wieksze od opornosci pozostalych czesci galezi po- 35 miarowych, utworzonych w galezi pierwszej z opor¬ nika 5 i potencjometru 6, w galezi drugiej z opor¬ nika 8 i potencjometru 9, w galezi trzeciej z opor¬ nika 11 i potencjometru 12 oraz w galezi czwartej z opornika 14 i potencjometru 15. Zatem napiecia w pomiedzy punktem 22 galezi porównawczej a punk¬ tami podlaczenia diod 17, 18, 19 i 20 do galezi pomiarowych przyjmuja wartosci dodatnie i diody 17, 18, 19 i 20 rozszerzacza liczby wejsc sa spola¬ ryzowane w kierunku zaporowym. 45 Baza 30 tranzystora 25 jest wówczas wysterowa¬ na napieciem z opornika 31 dzieki czemu tranzystor 25 jest w stanie przewodzenia, a jego prad kolek¬ torowy wywoluje spadek napiecia na oporniku 36, bliski napieciu zasilania na zaciskach 54, 55. Baza 50 35 tranzystora 26 jest zatem nie wysterowana, tranzystor 26 w stanie nieprzewodzenia i cale napiecie zródla doprowadzone do zacisków 54, 55 odklada sie pomiedzy emiterem 32 i kolektorem 39 tranzystora 26, a na oporniku 38 napiecie dopro- 55 wadzone do bazy 41 tranzystora 42 jest bliskie zeru.Tranzystor 42 nie jest wysterowany, jego opor¬ nosc pomiedzy kolektorem 47 i emiterem 44 jest duza, stad baza 49 tranzystora 43 jest wysterowana €0 napieciem dodatnim poprzez oporniki 48 i 50. Tran¬ zystor 44 jest w stanie przewodzenia, a napiecie pomiedzy jego kolektorem 57 a emiterem 45 jest bliskie zeru, natomiast spadek napiecia na oporni¬ ku 54 odpowiada sygnalowi umownemu „1". Na 65 zaciskach 56 i 57 wyjscia pierwszego przekaznika wystepuje zatem sygnal „1" a na zaciskach 57 i 58 wyjscia drugiego, sygnal „0".W przypadku nagrzania czujników termisto¬ rowych 7, 10, 13 i 16 pojedynczo lub wiecej, w do¬ wolnej kombinacji, do temperatury wyzszej od na¬ stawionej potencjometrami 6, 9, 12 i 15 tempera¬ tury zadzialania przekaznika, opornosci czujników maleja ponizej opornosci pozostalych czesci galezi pomiarowych utworzonych w galezi pierwszej z opornika 5 i potencjometru 6, w galezi drugiej z opornika 8 i potencjometru 9, w galezi trzeciej z opornika 11 i potencjometru 12 oraz w galezi czwartej z opornika 14 i potencjometru 16.Napiecia pomiedzy punktem 22 galezi porów¬ nawczej a punktami podlaczenia diod 17, 18, 19 i 20 do galezi pomiarowych staja sie ujemne. Baza 30 tranzystora 25 otrzymuje wówczas napiecie ujem¬ ne wzgledem emitera 31 i tranzystor 25 przestaje byc wysterowany. Opornosc tranzystora 25 staje sie duza i nie bocznikuje obwodu baza 35, emiter 32 tranzystora 26 oraz oporników 37, 38. Baza 35 tranzystora 26 jest wysterowana dodatnio poprzez opornik 36 i prad kolektor 39 emiter 32 wywoluje spadek napiecia na oporniku 38 wystarczajacy do wysterowania bazy 41 tranzystora 42, dzieki czemu nastepuje przejscie tranzystora 42 w stan przewo¬ dzenia.Spadek napiecia na oporniku 48 staje sie duzy i wysterowanie bazy 49 tranzystora 43 z dzielnika oporowego 50, 51 jest ujemne, a tranzystor 43 znajduje sie w stanie nieprzewodzenia. Na zacis¬ kach 56, 57 wyjscia pierwszego wystepuje zatem sygnal „0", a na zaciskach 57, 58 wyjscia drugiego sygnal „1". Powrót przekaznika do stanu wyjscio¬ wego nastepuje samorzutnie w przypadku, kiedy temperatura wszystkich czujników termistorowych 7, 10; 13 i 16 obnizy sie ponizej nastawionej na potencjometrach 6, 9, 12, 15 temperatury zadziala¬ nia.Zastosowanie w ukladzie wzmacniacza stalopra- dowego przekaznika ujemne pojemnosciowe sprze¬ zenie zwrotne 27 daje zwloke stanu zadzialania wieksza od 20 ms, umozliwiajaca zasilanie czlonu pomiarowego napieciem pulsujacym jednopolówko- wym otrzymywanym z diody 2. Dzialanie ukladu kompensacji wplywu temperatury otoczenia-opor- nik 29 dioda 28, polega na wprowadzeniu w punk¬ cie 24 takich samych zmian potencjalu na skutek zmiany temperatury otoczenia, jak w punkcie 23. PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Przekaznik pólprzewodnikowy do ochrony diod mocy i tyrystorów lub innych elementów wrazli¬ wych na przeciazenia cieplne, posiadajacy mostek pomiarowy z czujnikiem termistorowym, który jest polaczony z prz^rzutnikiem poprzez wzmacniacz stalopradowy, znamienny tym, ze ma wielogalezny mostek pomiarowy polaczony ze wzmacniaczem stalopradowym za pomoca diodowego rozszerzacza liczby wejsc (17, 18, 19 i 20) i. uklad do kompensacji wplywów temperatury otoczenia, wlaczony miedzy galaz porównawcza mostka pomiarowego a wzmac¬ niacz stalopradowy, w którym pomiedzy pierwszym65598 i drugim stopniem wzmocnienia jest wlaczony kon¬ densator (27) tworzacy ujemne sprzezenie zwrotne, przy czym wielogalezny mostek pomiarowy, jest zasilany poprzez diode (2) zmiennym napieciem jednopolówkowym.

2. Przekaznik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kazda z galezi wielogaleznego mostka pomiaro¬ wego sklada sie z opornika (5, 8, 11, 14), potencjo¬ metru (6, 9, 12, 15) do nastawiania temperatury zadzialania oraz czujnika termistorowego (7, 10, 13, 16), polaczonych ze soba szeregowo, przy czym czujnik termistorowy (7, 10, 13, 16) jest wykonany w postaci tulejki metalowej (59) zakonczonej sruba (60), z osadzonym na zywicy syntetycznej (61) mi¬ niaturowym termistorem (62) z wyprowadzonymi koncówkami (63) ulozonymi w górnej czesci bryly utworzonej z zywicy syntetycznej (61), oddalonymi najbardziej od tulejki metalowej (59). 15 8

3. Przekaznik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ujemne sprzezenie zwrotne pojemnosciowe stano¬ wi kondensator (27), który jest wlaczony pomiedzy baze (23) tranzystora (25) pierwszego stopnia, a emiter (32) tranzystora (26) drugiego stopnia wzmacniacza stalopradowego.

4. Przekaznik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze diodowy uklad kompensacji wplywów tempera¬ tury otoczenia stanowi galaz równolegla do tranzy¬ stora (25) pierwszego stopnia wzmacniacza stalo¬ pradowego skladajaca sie z diody (28) i opornika (29), które sa wlaczone pomiedzy zacisk (54) do¬ datniego bieguna zródla zasilania a emiter (33) tranzystora (25) pierwszego stopnia wzmacniacza stalopradowego, przy czym punkt wspólny (24) diody (28) i opornika (29) jest polaczony z punktem wspólnym (22) oporników (3) i (4) galezi porów¬ nawczej wielogaleznego mostka pomiarowego. o-54 o-55 T T T T Fig. 2 - Cena zl 10,— RZG — 1062 205 egz. A6 PL PL