RU12308U1 - Optoelectronic relay - Google Patents
Optoelectronic relay Download PDFInfo
- Publication number
- RU12308U1 RU12308U1 RU98123770/20U RU98123770U RU12308U1 RU 12308 U1 RU12308 U1 RU 12308U1 RU 98123770/20 U RU98123770/20 U RU 98123770/20U RU 98123770 U RU98123770 U RU 98123770U RU 12308 U1 RU12308 U1 RU 12308U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- optocoupler
- input
- terminal
- positive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
Оптоэлектронное реле постоянного тока, содержащее фотовольтаический оптрон и выходной узел на МОП-транзисторах, истоковый вывод которого связан с отрицательным выходом фотовольтаического оптрона, отличающееся тем, что в него введены: первый резистор, первый вывод которого подключен к положительному входу фотовольтаического оптрона, источник питания, положительный вывод которого связан со вторым выводом первого резистора, а отрицательный - с общей шиной, входной узел, вход которого является входом устройства, общий вывод соединен с общей шиной, а вывод питания - с положительным выводом источника питания, первый и второй транзисторные оптроны, положительные входы которых подключены к положительным выводам соответственно первого и второго выходов входного узла, а отрицательные входы - к отрицательным выводам этих выходов, причем эмиттерный выход первого транзисторного оптрона связан с коллекторным выходом второго транзисторного оптрона и входом затвора выходного узла, первый конденсатор, первый вывод которого соединен с положительным выходом фотовольтаического оптрона и коллекторным выходом первого транзисторного оптрона, а второй вывод - с отрицательным выходом фотовольтаического оптрона и эмиттерным выходом второго транзисторного оптрона, диод и стабилитрон, анод которого подключен ко второму выводу первого конденсатора, катод - к аноду диода, катод которого связан с первым выводом первого конденсатора, второй конденсатор, первый вывод которого соединен с анодом диода, второй резистор, первый вывод которого связан со вторым выводом второго конденсатора, а второй вывод - со входом "+" выходного узлA DC optoelectronic relay containing a photovoltaic optocoupler and an output node on MOS transistors, the source output of which is connected to the negative output of the photovoltaic optocoupler, characterized in that it includes: the first resistor, the first output of which is connected to the positive input of the photovoltaic optocoupler, a power source, whose positive terminal is connected with the second terminal of the first resistor, and the negative terminal is with the common bus, the input node, whose input is the input of the device, the common terminal is connected to the common bus, and the power output with a positive output of the power source, the first and second transistor optocouplers, the positive inputs of which are connected to the positive terminals of the first and second outputs of the input node, and the negative inputs to the negative terminals of these outputs, and the emitter output of the first transistor optocoupler connected to the collector output of the second transistor optocoupler and the gate input of the output node, the first capacitor, the first output of which is connected to the positive output of the photovoltaic optocoupler she and the collector output of the first transistor optocoupler, and the second output with a negative output of the photovoltaic optocoupler and the emitter output of the second transistor optocoupler, a diode and a zener diode, the anode of which is connected to the second output of the first capacitor, the cathode to the anode of the diode, the cathode of which is connected to the first output of the first capacitor, a second capacitor, the first terminal of which is connected to the anode of the diode, a second resistor, the first terminal of which is connected to the second terminal of the second capacitor, and the second terminal is connected to the input "+" of the output node
Description
ОПТОЭЛЕКТ ОННОЕ РЕЛЕOPTOELECT ONE RELAY
Полезная модель относится к оптоэлектронике и преобразовательной технике и предназначена для коммутации цепей постоянного тока большой величины при построении, например, мостовых преобразовательных устройств.The utility model relates to optoelectronics and converting technology and is intended for switching large-sized DC circuits when constructing, for example, bridge converters.
Известны оптоэлектронные реле содержащие входной транзисторный оптрон и выходной биполярный транзистор, базовый ток которого через транзистор оптрона задается остаточным напряжением на выходном транзисторе в открытом состоянии I .Known optoelectronic relays containing an input transistor optocoupler and an output bipolar transistor, the base current of which through the optocoupler transistor is set by the residual voltage at the output transistor in the open state I.
Недостатком таких реле является малое быстродействие и достаточно большое остаточное напряжение даже при малых токах.The disadvantage of such relays is their low speed and a sufficiently large residual voltage even at low currents.
Известно также оптоэлектронное реле с дополнительным питанием, гальванически связанным с выходной цепью, содержащее входной, транзисторный оптрон и выходной МОП-транзистор 2 .It is also known optoelectronic relay with additional power, galvanically connected to the output circuit, containing the input, transistor optocoupler and output MOS transistor 2.
Недостаткам такого реле является необходимость дополнительного источника питания, что приводит к значительному усложнению при построении, например, мостовых схем, так как для каждого плеча моста требуется гальванически изолированный источник питания.The disadvantages of such a relay is the need for an additional power source, which leads to a significant complication in the construction, for example, of bridge circuits, since a galvanically isolated power source is required for each bridge arm.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, оно и выбрано в качестве прототипа, является оптоэлектронное реле постоянного тока содержащее входной оптрон с цепочкой фотодиодов на выходе (фотовольтаический оптрон), положительный выход (анод) которого связан с затвором выходного узла, а отрицательный с истоком этого узла, причем выходной узел представляет собой силовой МОП- транзистор с изолированным затвором (однополярное реле), сток которого соединен со входом «+ и первым выходом узла, исток- истоковым входом «И и вторым выходом, а затвор - с затвором выходного узла, или два встречно-последовательно включенных МОПтранзистора с общими затворами и истоками (двуполярное реле), причем стоки транзисторов являются выходами узла, объединенные истоки- истоковым входом «И, а объединенные затворы- затвором выходного узла. 3 .The closest to the proposed technical solution, it is chosen as a prototype, is a direct current optoelectronic relay containing an input optocoupler with a chain of photodiodes at the output (photovoltaic optocoupler), the positive output (anode) of which is connected to the gate of the output node, and the negative one to the source of this node moreover, the output node is a power MOS transistor with an isolated gate (unipolar relay), the drain of which is connected to the input “+ and the first output of the node, the source-source input“ AND and the second output And the gate - a gate output node or the two counterpropagating MOPtranzistora serially connected with the common gate and source (bipolar relays), wherein the drains of transistors node outputs are combined istoki- the source input "And, while the combined output node zatvory- shutter. 3.
Недостатком такого реле является малое быстродействие, определяемое временем включенияThe disadvantage of this relay is its low speed, determined by the on time
Твкл СипЯо, гдеTkl SipYao, where
С-емкость затвор-исток силового узла;C-capacity gate-source power unit;
Un-noporoBoe напряжение МОП-транзистора;Un-noporoBoe MOSFET voltage;
1о-средний ток на выходе оптрона в диапазоне выходного напряжения О Un (не учитывается ток утечки затвор-исток).1-average current at the optocoupler output in the range of the output voltage О Un (the gate-source leakage current is not taken into account).
Для типовых значений:For typical values:
С 2-10- ф; Un 10В; 1о 5-10 А, получим Твкл 4-10 сC 2-10-f; Un 10V; 1o 5-10 A, we get TVL 4-10 s
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет повышения быстродействия реле без введения дополнительного источника питания в выходную цепь.The purpose of the utility model is to expand the functionality by increasing the speed of the relay without introducing an additional power source into the output circuit.
резистора, стабилитрон и входной узел, обеспечивающий противофазное включение транзисторных оптронов, а в выходной узел с двумя транзисторами (двуполярное реле)-диодный мост, причем положительный входной контакт фотовольтаического оптрона соединен с первым контактом первого резистора, второй контакт которого соединен с положительным контактом источника питания, отрицательный входной контакт фотовольтаического оптрона соединен с отрицательным контактом источника питания, положительный входной контакт первого транзисторного оптрона соединен с положительным контактом первого выхода входного узла, отрицательный входной контакт первого транзисторного оптрона подключен к отрицательному контакту первого выхода входного узла, положительные и отрицательные входы второго транзисторного оптрона связаны, соответственно, с положительным и отрицательным контактами второго выхода входного узла, выводы питания и «общий которого подключены, соответственно, к положительному и отрицательному контактам источника питания, а входной вывод - ко входу устройства; положительный входной контакт фотовольтаического оптрона соединен с первым контактом первого конденсатора, отрицательным контактом диода и коллекторным контактом первого транзисторного оптрона, отрицательный выходной контакт фотовольтаического оптрона соединен со вторым контактом первого конденсатора, положительным контактом стабилитрона, истоковым контактом выходного узла и эмиттерным контактом второго транзисторного оптрона, коллекторный выход которого соединен с эмиттерным выходом первого транзисторного оптрона и затвором выходного узла, положительный контакт «+ которого соединен с первым контактом второго резистора, второй контакт которого соединен с первым контактом второго конденсатора, второй контакт которого связан с отрицательным контактом стабилтрона и положительным контактом диода, а диодный мост в двуполярном реле своими входами соединен с выходами устройства, положительным выходом - со входом «+ выходного узла, а отрицательным выходом - с истоковым входом узла.a resistor, a zener diode, and an input node that provides the opposite phase connection of transistor optocouplers, and a diode bridge into the output node with two transistors (bipolar relay), the positive input contact of the photovoltaic optocoupler connected to the first contact of the first resistor, the second contact of which is connected to the positive contact of the power source , the negative input terminal of the photovoltaic optocoupler is connected to the negative terminal of the power source, the positive input terminal of the first transistor optocoupler and connected to the positive contact of the first output of the input node, the negative input contact of the first transistor optocoupler is connected to the negative contact of the first output of the input node, the positive and negative inputs of the second transistor optocoupler are connected, respectively, with the positive and negative contacts of the second output of the input node, power leads and the common one of which is connected, respectively, to the positive and negative contacts of the power source, and the input terminal is connected to the input of the device; the positive input contact of the photovoltaic optocoupler is connected to the first contact of the first capacitor, the negative contact of the diode and the collector contact of the first transistor optocoupler, the negative output contact of the photovoltaic optocoupler is connected to the second contact of the first capacitor, the positive contact of the zener diode, the source contact of the output node and the emitter contact of the second transistor optocoupler the output of which is connected to the emitter output of the first transistor optocoupler and the gate the output node, the positive contact "+ of which is connected to the first contact of the second resistor, the second contact of which is connected to the first contact of the second capacitor, the second contact of which is connected to the negative contact of the zener diode and the positive contact of the diode, and the diode bridge in the bipolar relay is connected by its inputs to the outputs of the device , a positive output - with the input "+ of the output node, and a negative output - with the source input of the node.
На рис. представлена схема предлагаемого оптоэлектронного реле; на рис.2а - схема выходного узла для однополярного реле; на рис,2б - схема выходного узла для двуполярного реле, а на рисЗ - пример входного узла.In fig. a diagram of the proposed optoelectronic relay; Fig. 2a is a diagram of the output node for a unipolar relay; Fig. 2b is a diagram of the output node for a bipolar relay, and Fig. 3 is an example of an input node.
Оптоэлектронное реле содержит фотовольтанический оптрон 1, выходной узел 2, источник питания 3, транзисторные оптроны 4 и 5, первый конденсатор 6, диод 7, стабилитрон 8, второй конденсатор 9, резисторы 10 и 11, входной узел 12 и, для двуполярного реле, - диодный мост 13 в составе выходного узла. Отрицательный выход оптрона 1 соединен с первым выводом конденсатора 6, анодом стабилитрона 8, эмиттером транзисторного оптрона 5 и с истоковым входом выходного узла 2, а положительный выход оптрона 1-е катодом диода 7, вторым выводом конденсатора 6 и коллектором транзисторного оптрона 4. Анод диода 7 подключен к катоду стабилитрона 8 и первому выводу конденсатора 9, второй вывод которого связан с первым выводом резистора 10, второй вывод которого соединен с выводом «+ выходного узла 2, эмиттер транзисторного оптрона 4, соединен с коллектором транзисторного оптрона 5 и входом затвора выходного узла 2, выводы которого «Вых. и «Вых.2 являются выходамиThe optoelectronic relay contains a photovoltaic optocoupler 1, an output node 2, a power supply 3, transistor optocouplers 4 and 5, a first capacitor 6, a diode 7, a zener diode 8, a second capacitor 9, resistors 10 and 11, an input node 12 and, for a bipolar relay, diode bridge 13 as part of the output node. The negative output of the optocoupler 1 is connected to the first output of the capacitor 6, the anode of the zener diode 8, the emitter of the transistor optocoupler 5 and the source input of the output node 2, and the positive output of the optocoupler is the first cathode of the diode 7, the second output of the capacitor 6 and the collector of the transistor optocoupler 4. Anode of the diode 7 is connected to the cathode of the zener diode 8 and the first terminal of the capacitor 9, the second terminal of which is connected to the first terminal of the resistor 10, the second terminal of which is connected to the terminal “+ of the output node 2, the emitter of the transistor optocoupler 4, is connected to the collector of the trans istornogo photocoupler 5 and the input of the gate of the output node 2, which "O terminals. and “Output 2 are outputs
устройства, отрицательный выход источника питания 3, связан с общей шиной, а положительный - с первым выводом резистора 10 и выводом питания входного узла 12, общий вывод которого соединен с общей шиной, вход - со входом реле, положительный и отрицательный выводы первого выхода - с положительным и отрицательным входами транзисторного оптрона 4, а положительный и отрицательный выводы второго выхода - положительным и отрицательным входом транзисторного оптрона 5, соответственно.devices, the negative output of the power source 3 is connected to the common bus, and the positive - to the first output of the resistor 10 and the power output of the input node 12, the common output of which is connected to the common bus, the input - to the relay input, the positive and negative outputs of the first output - the positive and negative inputs of the transistor optocoupler 4, and the positive and negative terminals of the second output - the positive and negative input of the transistor optocoupler 5, respectively.
Реле могут быть как однополярными так и двуполярными рис.2а и рис.2б.Relays can be either unipolar or bipolar Fig.2a and Fig.2b.
В двуполярных реле содержится диодный мост 13, входы которого связаны с шинами «Вых 1 и «Вых 2 / устройства, отрицательный выход связан с истоками встречно - последовательно включенных МОП-транзисторов и истоковым выводом выходного узла, положительный выход - с выводом «+ выходного узла.The bipolar relay contains a diode bridge 13, the inputs of which are connected to the buses “Output 1 and“ Output 2 / device, the negative output is connected to the sources of counter-series-connected MOS transistors and the source output of the output node, and the positive output is connected to the output “+ of the output node .
Входной узел 12 должен обеспечивать следующий алгоритм функционирования: при напряжении на входе устройства равном нулю ток на вьгк. 1 равен нулю, на ВЫХ.2 - ток включения оптрона 5; при напряжении включения реле на входе - ток на ВЫХ.2 отсутствует, на вых.1 - ток включения оптрона 4. Пример входного узла на рис.3 реализует такой алгоритм.The input node 12 should provide the following functioning algorithm: at a voltage at the input of the device equal to zero, the current per volt. 1 is equal to zero, at OUT.2 - the current on the optocoupler 5; when the relay switching voltage is at the input, there is no current at OUT.2, and at the output.1 there is the switching current of the optocoupler 4. The input node example in Fig. 3 implements such an algorithm.
Сопротивление резистора 11 определяет ток входного светодиода оптрона 1 по формуле 1д (Е-Цд) / R, где Ид - падение напряжения на светодиоде.The resistance of the resistor 11 determines the current of the input LED of the optocoupler 1 according to the formula 1e (E-CD) / R, where Id is the voltage drop across the LED.
Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:
При включении источника питания 3 через время Т Un-Ci Ло , гдеWhen you turn on the power source 3 after a time T Un-Ci Lo, where
Ci - емкость конденсатора 6, напряжение на конденсаторе 6 достигнет порогового напряжения Un включения выходного узла 2 и реле готово к работе. При подаче на вход оптореле напряжения включения транзистор оптрона 5 закрывается, а оптрона 4 открывается, при этом емкость затвора Сз«С1, выходного узла 2 заряжается до напряжения, которое было на конденсаторе 6, выходной узел отпирается, токи утечки затвора и транзистора оптрона 5 компенсируются выходным током оптрона 1.Ci is the capacitance of capacitor 6, the voltage across capacitor 6 will reach the threshold voltage Un of turning on output node 2, and the relay is ready for operation. When a turn-on voltage is applied to the input of the optocoupler input, the optocoupler transistor 5 closes, and the optocoupler 4 opens, while the gate capacitance Cz "C1, the output node 2 is charged to the voltage that was on the capacitor 6, the output node is unlocked, the leakage currents of the gate and the optocoupler transistor 5 are compensated output current of the optocoupler 1.
При изменении UBX. до нуля оптрон 4 закрывается, оптрон 5 открывается, разряжая емкость затвора Сз, выходной узел 2 запирается. При этом напряжение на выводе «+ выходного узла 2 скачком возрастает до напряжения U силовой цепи на выходах реле и, через резистор 10 и емкость €2 конденсатора 9, подзаряжает конденсатор 6, компенсируя заряд, снятый с емкости затвора выходного узла 2, что дает возможность повторного включения реле без задержки, которая требовалась бы для компенсации этого заряда только с помощью оптрона 1 (т.е. без конденсатора 9). Время заряда и разряда емкости затвора определяется выходным током I транзисторных оптронов 4 и 5: Т«ипСз/1When changing UBX. to zero, the optocoupler 4 closes, the optocoupler 5 opens, discharging the gate capacitance Cz, the output node 2 is locked. In this case, the voltage at the terminal “+ of the output node 2 jumps up to the voltage U of the power circuit at the relay outputs and, through the resistor 10 and the capacitance € 2 of the capacitor 9, recharges the capacitor 6, compensating for the charge taken from the gate capacitance of the output node 2, which makes it possible re-enable the relay without the delay that would be required to compensate for this charge only with the help of an optocoupler 1 (i.e. without a capacitor 9). The charge and discharge time of the gate capacitance is determined by the output current I of the transistor optocouplers 4 and 5: T «ipSz / 1
Стабилитрон 8 обеспечивает защиту затвора вькодного узла 2 от перенапряжения и разряд конденсатора 9 при включении реле, диод 7 препятствует разряду конденсатора 6 через стабилитрон 8. Резистор 10 ограничивает ток разряда конденсатора .9 и рассеивает основную часть энергии разрядаZener diode 8 protects the gate of the vkodny node 2 from overvoltage and discharge of the capacitor 9 when the relay is turned on, diode 7 prevents the discharge of the capacitor 6 through the zener diode 8. Resistor 10 limits the discharge current of the capacitor .9 and dissipates the main part of the discharge energy
С2 (СзШ - loTmin)/ (Emin-Un), где Tmm-минимальный период коммутации оптореле; Emin-минимальное напряжение силовой цепи C2 (SzSh - loTmin) / (Emin-Un), where Tmm is the minimum switching period of the opto-relay; Emin is the minimum voltage of the power circuit
В случае, когда Tmin достаточно велик и выполняется соотношениеIn the case when Tmin is large enough and the relation
IoTmin CjUn , т.е. достаточно времени до очередногоIoTmin CjUn, i.e. enough time until the next
включения, чтобы компенсировать потерю заряда на затворе при выключении за счет тока 1о оптрона 1, конденсатор 9 и, соответственно диод 7 и стабилитрон 8 не нужны. При этом задержки включения и выключения реле малы , но мала и допустимая частота коммутации.inclusion to compensate for the loss of charge on the shutter when turned off due to the current 1 ° of the optocoupler 1, the capacitor 9 and, accordingly, the diode 7 and the zener diode 8 are not needed. At the same time, the delays of turning on and off the relay are small, but the permissible switching frequency is small.
Предложенное техническое решение было экспериментально проверено в составе полумоста и показало свою работоспособность в диапазоне частоты коммутации от О до 100 кГц и в диапазоне выходных напряжений от 7 В до 400В, при токах нагрузки от 0,1 А до 50А.The proposed technical solution was experimentally tested as part of a half-bridge and showed its operability in the range of switching frequencies from O to 100 kHz and in the range of output voltages from 7 V to 400 V, with load currents from 0.1 A to 50 A.
Заметим, что ограничение по минимальному напряжению коммутации действует только для высоких частот коммутации; при fgoM от О до нескольких десятков Герц минимальное напряжение коммутации равно нулю.Note that the limitation on the minimum switching voltage is valid only for high switching frequencies; with fgoM from 0 to several tens of Hertz, the minimum switching voltage is zero.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98123770/20U RU12308U1 (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Optoelectronic relay |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98123770/20U RU12308U1 (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Optoelectronic relay |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU12308U1 true RU12308U1 (en) | 1999-12-16 |
Family
ID=48273682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98123770/20U RU12308U1 (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Optoelectronic relay |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU12308U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522861C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-07-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Optoelectronic relay |
| RU177381U1 (en) * | 2017-11-02 | 2018-02-19 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Optoelectronic relay |
-
1998
- 1998-12-30 RU RU98123770/20U patent/RU12308U1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522861C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-07-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Optoelectronic relay |
| RU177381U1 (en) * | 2017-11-02 | 2018-02-19 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Optoelectronic relay |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6501321B2 (en) | Level shift circuit | |
| KR830002433A (en) | Beak converter circuit | |
| US20080129269A1 (en) | Method of forming a power supply controller and structure therefor | |
| CA1210808A (en) | Control circuit for electronic power switches | |
| RU12308U1 (en) | Optoelectronic relay | |
| WO1988005228A1 (en) | Ttl compatible cmos input circuit | |
| CN116633341A (en) | Potential conversion circuit of driving device | |
| KR910010856A (en) | Power Switching Circuit for Frequency Converter | |
| JP4320735B2 (en) | Semiconductor relay | |
| DE3280314D1 (en) | SCAN AND STOP CIRCUIT. | |
| US11863171B2 (en) | Electronic circuitry, electronic system, and driving method | |
| RU2522861C1 (en) | Optoelectronic relay | |
| RU2073302C1 (en) | Dc voltage inverter | |
| RU2775297C1 (en) | Method and device for switching supply voltage | |
| CN107248859B (en) | IGBT soft turn-off driving circuit | |
| RU1824667C (en) | Pulse generator | |
| SU1162022A1 (en) | Controlled square-wave generator | |
| SU1169162A1 (en) | Transistor switch | |
| SU1580499A1 (en) | Device for controlling with switch built around strong field-effect transistor | |
| SU845284A1 (en) | Transistorized switch | |
| SU1725384A1 (en) | Tristable analog commutator | |
| SU1644339A1 (en) | Inverter with separate excitation | |
| RU2009602C1 (en) | Constant voltage converter | |
| CN115664198A (en) | Charge pump of switched capacitor and control method thereof | |
| RU2013860C1 (en) | Magnetic-transistor switch |