RU183388U1 - HIGH VOLTAGE AND CURRENT PROTECTION SYSTEM PERFORMED BY THE SOLID-SWITCH OF THE SWITCHING DEVICE - Google Patents

HIGH VOLTAGE AND CURRENT PROTECTION SYSTEM PERFORMED BY THE SOLID-SWITCH OF THE SWITCHING DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU183388U1
RU183388U1 RU2018118882U RU2018118882U RU183388U1 RU 183388 U1 RU183388 U1 RU 183388U1 RU 2018118882 U RU2018118882 U RU 2018118882U RU 2018118882 U RU2018118882 U RU 2018118882U RU 183388 U1 RU183388 U1 RU 183388U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control
solid
electronic fuse
state
switching device
Prior art date
Application number
RU2018118882U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Николенко
Евгений Александрович Матвеев
Валентин Геннадьевич Варнак
Николай Алексеевич Исаев
Original Assignee
Акционерное общество "Промышленная группа "Метран"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Промышленная группа "Метран" filed Critical Акционерное общество "Промышленная группа "Метран"
Priority to RU2018118882U priority Critical patent/RU183388U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU183388U1 publication Critical patent/RU183388U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H81/00Protective switches in which contacts are normally closed but are repeatedly opened and reclosed as long as a condition causing excess current persists, e.g. for current limiting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к элементам устройств для защиты от аварий, в частности к защитным переключателям с повторным замыканием и размыканием и может быть использована для защиты коммутационной аппаратуры, в частности твердотельных реле, служащих для включения и выключения высокомощных цепей с помощью низких напряжений, подаваемых на клеммы управления.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely, to elements of devices for protection against accidents, in particular to protective switches with re-closure and opening, and can be used to protect switching equipment, in particular solid-state relays, which serve to turn on and off high-power circuits using low voltages applied to the control terminals.

Задачей является повышение надежности и удобства эксплуатации защиты коммутационного устройства.The objective is to increase the reliability and ease of operation of the protection of the switching device.

Заявляемая функциональная схема (фиг. 1) состоит из источника 1 питания постоянного тока, нагрузочного резистора 2, емкостного фильтра 3 электростатических помех 3, электронного предохранителя 4, ограничителя тока (супрессора) 5, коммутационного устройства 6, элемента 7 контроля состояния, элементов 8 и 9 гальванической развязки.The inventive functional diagram (Fig. 1) consists of a DC power source 1, a load resistor 2, a capacitive filter 3 of electrostatic interference 3, an electronic fuse 4, a current limiter (suppressor) 5, a switching device 6, a state monitoring element 7, elements 8 and 9 galvanic isolation.

Схема электрическая принципиальная предлагаемой системы (фиг. 2) состоит из источника 1 постоянного тока, нагрузочного резистора 2, емкостного фильтра 3 электростатических помех, диода 11 (ограничивает ток, протекающий через оптопару), резистора 12, оптопары 8 (выполняет функцию развязки силовой и управляющей частей), ограничителя 5 (ограничивает ток через твердотельное реле 6 до момента срабатывания электронного предохранителя 4), ключей твердотельного реле 6 на двух полевых транзисторах, элемента 9 гальванической развязки силовой и управляющей частей, емкостного фильтра 18, управляющего полевого транзистора 17, резисторов 15 и 16, логического элемента 14 «И», микроконтроллера 13 и электронного предохранителя 4 на TBU.The electrical circuit diagram of the proposed system (Fig. 2) consists of a direct current source 1, a load resistor 2, a capacitive filter 3 of electrostatic interference, a diode 11 (limits the current flowing through the optocoupler), a resistor 12, optocoupler 8 (performs the function of decoupling the power and control parts), limiter 5 (limits the current through the solid-state relay 6 to the moment of operation of the electronic fuse 4), the keys of the solid-state relay 6 on two field-effect transistors, the power isolation element 9 and controlling second portions of the capacitive filter 18, the control FET 17, resistors 15 and 16, a NAND gate 14, "I", the microcontroller 13 and the electronic fuse 4 TBU.

Выполнение элемента контроля состояния коммутационного элемента на микроконтроллере, являющемся одновременно частью схемы сброса твердотельного реле, выполненной двухчастевой, одна часть которой включена перед коммутационным устройством параллельно электронному предохранителю перед ограничителем тока и состоит из последовательно соединенных между собой ограничителя тока на зенеровском диоде, резистора и оптопары для развязки силовой и управляющей частей, в совокупности с включением второй части схемы сброса после коммутационного устройства и связью ее через второй элемент гальванической развязки при выполнении ее в виде цепочки из параллельно соединенных фильтрующего конденсатора и управляющего полевого транзистора, связанную через резистор с управляющим входом микроконтроллера, второй вход которого через логический элемент «И» связан с оптопарой первой части схемы сброса, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, создавая обратную связь по событию срабатывания электронного предохранителя и исключая «зависание» ключа в состоянии защиты на всем протяжении работы устройства. 2 ил.

Figure 00000001
The implementation of the control element of the state of the switching element on the microcontroller, which is simultaneously part of the solid-state relay reset circuit, made by two-part, one part of which is connected in front of the switching device in parallel with the electronic fuse in front of the current limiter and consists of a current limiter connected in series with a Zener diode, a resistor and optocouplers for decoupling of the power and control parts, in conjunction with the inclusion of the second part of the reset circuit after switching about the device and its connection through the second galvanic isolation element when it is executed in the form of a chain of parallel-connected filter capacitor and control field-effect transistor connected through a resistor to the control input of the microcontroller, the second input of which is connected through the logic element “I” to the optocoupler of the first part of the reset circuit , which together ensure the achievement of a given result, creating feedback on the event of the electronic fuse and excluding the “freezing” of the key in the state Protecting all over the device. 2 ill.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к элементам устройств для защиты от аварий, в частности к защитным переключателям с повторным замыканием и размыканием и может быть использована для защиты коммутационной аппаратуры, в частности, твердотельных реле, служащих для включения и выключения высокомощных цепей с помощью низких напряжений, подаваемых на клеммы управления.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely, to elements of devices for protection against accidents, in particular to protective switches with re-closing and opening, and can be used to protect switching equipment, in particular, solid-state relays, which serve to turn on and off high-power circuits with using low voltages applied to the control terminals.

Известно устройство защиты от высоких напряжений и токов коммутационного элемента, выполненного на твердотельном реле, представленное в Приложении и выбранное в качестве прототипа.A device for protecting against high voltages and currents of a switching element made on a solid-state relay, presented in the Appendix and selected as a prototype.

Известная система защиты выполненного на твердотельном реле коммутационного устройства содержит источник постоянного тока, соединенный через нагрузочный резистор и емкостной фильтр с электронным предохранителем (TBU™), выход которого соединен с ограничителем тока и с коммутационным устройством, выход которого через элемент гальванической развязки связан с элементом управления его состоянием, выполненным в виде коммутируемого источника постоянного напряжения.The known protection system of a switching device made on a solid-state relay contains a direct current source connected through a load resistor and a capacitive filter with an electronic fuse (TBU ™), the output of which is connected to a current limiter and to a switching device, the output of which is connected to the control element through a galvanic isolation element its state, made in the form of a switched source of constant voltage.

На чертеже в Приложении представлено известное твердотельное реле с активной защитой электронным предохранителем (TBU™) и гальванической развязкой силовой и управляющей частей (Т1).The drawing in the Appendix shows the well-known solid-state relay with active protection electronic fuse (TBU ™) and galvanic isolation of the power and control parts (T1).

Существенным недостатком данной схемной реализации является отсутствие схемы сброса активной защиты электронного предохранителя (TBU™) - при срабатывании защиты, электронный предохранитель (TBU™) будет оставаться в защитном состоянии даже при условии исчезновения источника возмущающего воздействия до тех пор, пока напряжение источника питания VI не опустится ниже значения 12 В.A significant drawback of this circuit implementation is the lack of a reset circuit for the active protection of the electronic fuse (TBU ™) - when the protection is activated, the electronic fuse (TBU ™) will remain in the protective state even if the disturbing source disappears until the voltage of the power source VI drops below 12 V.

Более конкретно можно отметить следующее. При резком повышении входного тока или превышении порога по напряжению электронный предохранитель (TBU™) переходит в состояние высокого импеданса и защищает схему устройства от возможных повреждений (ограничение тока на уровне 1 мкА).More specifically, the following can be noted. If the input current rises sharply or the voltage threshold is exceeded, the electronic fuse (TBU ™) enters a high impedance state and protects the device circuitry from possible damage (current limit at 1 μA).

Однако, при превышении параметров ограничения TBU™ (превышение по допустимому току или напряжению) в случае нахождения ключа в состоянии ON (реле замкнуто) при питающем напряжении устройства больше напряжения сброса электронного предохранителя (12 В), TBU™ будет оставаться в состоянии высокого импеданса даже при отсутствии входного воздействия (помехи).However, if the TBU ™ limit is exceeded (exceeding the permissible current or voltage), if the key is in the ON state (the relay is closed) with the device supply voltage higher than the electronic fuse reset voltage (12 V), the TBU ™ will remain in a high impedance state even in the absence of input (interference).

Существенными минусами текущей схемной реализации также являются:Significant disadvantages of the current circuit implementation are also:

- отсутствие обратной связи по событию срабатывания TBU™;- lack of feedback on the TBU ™ event;

- «зависание» ключа в состоянии защиты на всем протяжении работы устройства.- “freezing” of the key in a state of protection throughout the operation of the device.

В случае внешнего контроллера систему необходимо сбрасывать вручную. Таким образом, известное устройство ненадежно и неудобно в работе.In the case of an external controller, the system must be manually reset. Thus, the known device is unreliable and inconvenient in operation.

Задачей является повышение надежности и удобства эксплуатации защиты коммутационного устройства.The objective is to increase the reliability and usability of the protection of the switching device.

Поставленная задача решается тем, что в системе защиты от высоких напряжений и токов выполненного на твердотельном реле коммутационного устройства, содержащей источник постоянного тока, соединенный через нагрузочный резистор и емкостной фильтр с электронным предохранителем, выход которого соединен с ограничителем тока и с коммутационным устройством, выход которого через элемент гальванической развязки связан с элементом контроля его состояния, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, элемент контроля состояния коммутационного элемента выполнен на микроконтроллере и служит для управления им, являясь при этом частью схемы сброса твердотельного реле, выполненной двухчастевой, одна из которых включена перед коммутационным устройством параллельно электронному предохранителю перед ограничителем тока и состоит из последовательно соединенных между собой второго ограничителя тока на зенеровском диоде, резистора и оптопары для развязки силовой и управляющей частей, а вторая часть схемы сброса включена после коммутационного устройства, связана с ним через второй элемент гальванической развязки и содержит цепочку из параллельно соединенных фильтрующего конденсатора и управляющего полевого транзистора, связанную через резистор с управляющим входом микроконтроллера, второй вход которого через логический элемент «И» связан с оптопарой первой части схемы сброса.The problem is solved in that in the protection system against high voltages and currents made on a solid-state relay switching device containing a DC source connected through a load resistor and capacitive filter with an electronic fuse, the output of which is connected to a current limiter and to a switching device, the output of which through the galvanic isolation element is connected to the element for monitoring its state, ACCORDING TO THE USEFUL MODEL, the element for monitoring the state of the switching element is made and the microcontroller serves to control it, being at the same time a part of the solid-state relay reset circuit made by a two-part one of which is connected in front of the switching device in parallel with the electronic fuse in front of the current limiter and consists of a second current limiter on the Zener diode, a resistor and optocouple connected in series for decoupling the power and control parts, and the second part of the reset circuit is switched on after the switching device, connected to it through the second galvanic element isolation and contains a chain of parallel-connected filtering capacitor and control field-effect transistor connected through a resistor to the control input of the microcontroller, the second input of which is connected through the logic element “I” to the optocoupler of the first part of the reset circuit.

Выполнение элемента контроля состояния коммутационного элемента на микроконтроллере, являющемся одновременно частью схемы сброса твердотельного реле, выполненной двухчастевой, одна часть которой включена перед коммутационным устройством параллельно электронному предохранителю перед ограничителем тока и состоит из последовательно соединенных между собой ограничителя тока на зенеровском диоде, резистора и оптопары для развязки силовой и управляющей частей, в совокупности с включением второй части схемы сброса после коммутационного устройства и связью ее через второй элемент гальванической развязки при выполнении ее в виде цепочки из параллельно соединенных фильтрующего конденсатора и управляющего полевого транзистора, связанную через резистор с управляющим входом микроконтроллера, второй вход которого через логический элемент «И» связан с оптопарой первой части схемы сброса, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, создавая обратную связь по событию срабатывания электронного предохранителя и исключая «зависание» ключа в состоянии защиты на всем протяжении работы устройства.The implementation of the control element of the state of the switching element on the microcontroller, which is simultaneously part of the solid-state relay reset circuit, made by two-part, one part of which is connected in front of the switching device in parallel with the electronic fuse in front of the current limiter and consists of a current limiter connected in series with a Zener diode, a resistor and optocouplers decoupling of the power and control parts, in conjunction with the inclusion of the second part of the reset circuit after switching about the device and its connection through the second galvanic isolation element when it is executed in the form of a chain of parallel-connected filter capacitor and control field-effect transistor connected through a resistor to the control input of the microcontroller, the second input of which is connected through the logic element “I” to the optocoupler of the first part of the reset circuit , ensuring in aggregate the achievement of a given result, creating feedback on the event of the operation of the electronic fuse and eliminating the “freezing” of the key in the state Protecting all over the device.

Технический результат - надежное срабатывание схемы сброса при срабатывании защиты, обеспечивающее надежную работу устройства защиты коммутационного устройства.EFFECT: reliable operation of a reset circuit when a protection is triggered, ensuring reliable operation of a protection device of a switching device.

Полезная модель обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как выполнение элемента контроля состояния коммутационного элемента на микроконтроллере и использование его для управления им, как части схемы сброса твердотельного реле, выполнение схемы сброса двухчастевой, одна из которых включена перед коммутационным устройством параллельно электронному предохранителю перед ограничителем тока при выполнении ее из последовательно соединенных между собой второго ограничителя тока на зенеровском диоде, резистора и оптопары для развязки силовой и управляющей частей, включение второй части схемы сброса после коммутационного устройства, ее связь с ним через второй элемент гальванической развязки при выполнении схемы сброса в виде цепочки из параллельно соединенных фильтрующего конденсатора и управляющего полевого транзистора, связи через резистор с управляющим входом микроконтроллера, связь второго входа микроконтроллера через логический элемент «И» с оптопарой первой части схемы сброса, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.The utility model has a novelty in comparison with the prototype, differing from it in such essential features as the implementation of the control element of the state of the switching element on the microcontroller and its use to control it, as part of a solid-state relay reset circuit, performing a two-part reset circuit, one of which is connected in front of the switching device parallel to the electronic fuse in front of the current limiter when performing it from a second current limiter connected in series with each other Nerov diode, resistor and optocoupler for decoupling the power and control parts, switching on the second part of the reset circuit after the switching device, its connection with it through the second galvanic isolation element when performing the reset circuit in the form of a chain of parallel connected filter capacitor and control field-effect transistor, communication through a resistor with a control input of the microcontroller, the connection of the second input of the microcontroller through the logic element "I" with an optocoupler of the first part of the reset circuit, which together provide ti achieve the desired result.

Полезная модель может быть использована в электротехнике для защиты коммутационной аппаратуры, выполненной на твердотельных реле для включения и выключения высокомощных цепей с помощью низких напряжений и потому соответствует критерию «промышленная применимость».The utility model can be used in electrical engineering to protect switching equipment made on solid-state relays to turn high-power circuits on and off using low voltages and therefore meets the criterion of "industrial applicability".

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где представлены на:The utility model is illustrated by drawings, which are presented on:

- фиг. 1 - функциональная схема системы защиты;- FIG. 1 is a functional diagram of a protection system;

- фиг. 2 - принципиальная электрическая схема системы защиты.- FIG. 2 is a circuit diagram of a protection system.

Заявляемая система защиты от высоких напряжений и токов выполненного на твердотельном реле коммутационного устройства (фиг. 1) содержит источник 1 питания, соединенный через нагрузочный резистор 2 и емкостной фильтр 3 с электронным предохранителем 4. Выход электронного предохранителя 4 соединен с ограничителем 5 тока и с выполненным на твердотельном реле коммутационным устройством 6, элемент 7 контроля состояния которого развязан через элементы 8 и 9 гальванической развязки от силовой части системы. При этом элемент 7 контроля состояния твердотельного реле коммутационного устройства 6 выполнен на микроконтроллере, который является частью схемы 10 сброса твердотельного реле 6. Схема 10 сброса (фиг. 2) выполнена двухчастевой, причем одна ее часть включена параллельно электронному предохранителю 4 перед ограничителем 5 тока. Эта часть схемы 10 сброса включает в себя последовательно соединенные между собой ограничитель 11 тока на зенеровском диоде, резистор 12 и оптопару 8 для развязки силовой и управляющей частей. Вторая часть схемы 10 сброса включает в себя в микроконтроллер 13, связанный через логический элемент 14 «И», резисторы 15 и 16, управляющий полевой транзистор 17, емкостной фильтр 18 и элемент 9 гальванической развязки с коммутационным устройством 6.The inventive protection system against high voltages and currents made on a solid-state relay switching device (Fig. 1) contains a power source 1 connected through a load resistor 2 and a capacitive filter 3 with an electronic fuse 4. The output of the electronic fuse 4 is connected to a current limiter 5 and with on a solid-state relay with a switching device 6, the state control element 7 of which is isolated through the elements 8 and 9 of galvanic isolation from the power part of the system. In this case, the state monitoring element 7 of the solid state relay of the switching device 6 is made on the microcontroller, which is part of the reset circuit of the solid state relay 6. The reset circuit 10 (Fig. 2) is made of two-part, one part of which is connected in parallel with the electronic fuse 4 in front of the current limiter 5. This part of the reset circuit 10 includes a current limiter 11 on the Zener diode, a resistor 12, and an optocouple 8 for decoupling the power and control parts in series. The second part of the reset circuit 10 includes a microcontroller 13 connected through an AND gate 14, resistors 15 and 16, a control field effect transistor 17, a capacitive filter 18, and a galvanic isolation element 9 with a switching device 6.

При нормальном режиме работы устройства ток от источника 1 питания постоянного тока протекает через последовательно включенные нагрузочный резистор 2, электронный предохранитель 4 и твердотельное реле 6.In normal operation of the device, the current from the DC power supply 1 flows through the series-connected load resistor 2, electronic fuse 4 and solid-state relay 6.

Емкостной фильтр 3 является стандартным элементом большинства защитных схем, в которых требуется защита электроники от электростатического разряда.Capacitive filter 3 is a standard element of most protective circuits, which require protection of the electronics from electrostatic discharge.

Основную роль в защите твердотельного реле 6, либо любой другой коммутационной аппаратуры, играет электронный предохранитель 4, выполненный на микросхеме TBU™ от компании Bourns.The main role in protecting solid-state relays 6, or any other switching equipment, is played by electronic fuse 4, made on a TBU ™ chip from Bourns.

Электронный предохранитель 4 на TBU™ - вид активной защиты от компании Bourns. В нормальном режиме работы схемы TBU™ контролирует величину тока, протекающего через защищаемую линию. Если величина тока превышает заданный уровень, TBU™ отключает линию, обеспечивая ее защиту от высоких напряжений и токов.TBU ™ Electronic Fuse 4 is a type of active protection from Bourns. During normal operation of the circuit, the TBU ™ monitors the amount of current flowing through the protected line. If the current exceeds a predetermined level, the TBU ™ disconnects the line, protecting it from high voltages and currents.

Использование электронного предохранителя на TBU™ обеспечивает высокоскоростную защиту (время отклика TBU™ составляет всего 1 мкс) от множества различных воздействий, таких как:Using the electronic fuse on the TBU ™ provides high-speed protection (TBU ™ response time is only 1 μs) from many different influences, such as:

- электростатический разряд;- electrostatic discharge;

- наносекундные импульсные помехи;- nanosecond impulse noise;

- микросекундные импульсные помехи по схеме линия-стойка;- microsecond impulse noise according to the line-rack circuit;

- микросекундные импульсные помехи по схеме линия-линия;- microsecond impulse noise according to the line-line scheme;

- короткое замыкание;- short circuit;

- низкое сопротивление нагрузки;- low load resistance;

- перенапряжение по постоянному току;- DC overvoltage;

- защита схемы от сетевого переменного напряжения 220 В;- protection of the circuit from AC 220 V;

- перегрев устройства во время перенапряжения / превышения максимально допустимого тока.- overheating of the device during overvoltage / exceeding the maximum permissible current.

При резком повышении входного тока или превышении порога по напряжению электронный предохранитель TBU™ 4 переходит в состояние высокого импеданса и, тем самым, защищает схему устройства от возможных повреждений (ограничение тока на уровне 1 мкА).If the input current rises sharply or the voltage threshold is exceeded, the TBU ™ 4 electronic fuse enters a high impedance state and thereby protects the device circuitry from possible damage (current limit at 1 μA).

Время перехода электронного предохранителя 4 в состояние защиты составляет около 1 мкс. Для защиты твердотельного реле 6, либо любого другого коммутационного устройства, в период срабатывания электронного предохранителя 4 применяется ограничитель тока 5, который отличается большим быстродействием (время срабатывания составляет до 1 пикосекунды), обеспечивая тем самым защиту твердотельного реле от перенапряжения в период времени срабатывания электронного предохранителя 4.The transition time of the electronic fuse 4 in the protection state is about 1 μs. To protect the solid-state relay 6, or any other switching device, during the operation of the electronic fuse 4, a current limiter 5 is used, which is very fast (the response time is up to 1 picosecond), thereby protecting the solid-state relay from overvoltage during the period of operation of the electronic fuse four.

При превышении параметров ограничения электронного предохранителя 4 на TBU™ (по напряжению, либо по току) в случае нахождения ключа в состоянии «ON» (твердотельное реле 6 замкнуто) при питающем напряжении устройства больше напряжения сброса (12 В для ТВU™), электронный предохранитель 4 будет оставаться в состоянии высокого импеданса даже при отсутствии входного воздействия (помехи).If the limits for electronic fuse 4 on TBU ™ are exceeded (by voltage or current), if the key is in the ON state (solid-state relay 6 is closed) when the device’s supply voltage is greater than the reset voltage (12 V for TVU ™), the electronic fuse 4 will remain in a state of high impedance even in the absence of input (interference).

Для сброса электронного предохранителя TBU™ 4 использована схема 10 сброса. В случае перехода электронного предохранителя в состояние защиты весь ток начинает протекать через схему 10 сброса. Схема 10 сброса обеспечивает сброс электронного предохранителя 4 в случае его срабатывания посредством размыкания твердотельного реле 6 и, тем самым, снижения питающего напряжения в системе ниже уровня напряжения, необходимого для сброса электронного предохранителя. Следует отметить, что схема 10 сброса имеет гальваническую развязку от силовой части схемы.To reset the TBU ™ 4 electronic fuse, a reset circuit 10 is used. In the case of the transition of the electronic fuse to the protection state, all current begins to flow through the reset circuit 10. The reset circuit 10 provides a reset of the electronic fuse 4 in the event of its operation by opening the solid-state relay 6 and, thereby, reducing the supply voltage in the system below the voltage level necessary to reset the electronic fuse. It should be noted that the reset circuit 10 has a galvanic isolation from the power part of the circuit.

После сброса электронного предохранителя 4 система защиты полностью восстанавливает свою работоспособность.After resetting the electronic fuse 4, the protection system fully restores its functionality.

Более конкретно система защиты выполнена следующим образом, (см. фиг. 2).More specifically, the protection system is as follows, (see Fig. 2).

Схема электрическая принципиальная предлагаемой системы (фиг. 2) состоит из источника 1 постоянного тока, нагрузочного резистора 2, емкостного фильтра 3 электростатических помех, ограничителя 11 тока на диоде, который ограничивает ток, протекающий через оптопару 8, резистора 12, оптопары 8, выполняющей функцию развязки силовой и управляющей частей, ограничителя 5, который ограничивает ток через твердотельное реле 6 до момента срабатывания электронного предохранителя 4, ключей твердотельного реле 6 на двух полевых транзисторах, элемента 9 гальванической развязки силовой и управляющей частей, емкостного фильтра 18, управляющего полевого транзистора 17, резисторов 15 и 16, логического элемента 14 «И», микроконтроллера 13 и электронного предохранителя 4 на TBU.The electrical circuit diagram of the proposed system (Fig. 2) consists of a direct current source 1, a load resistor 2, a capacitive filter 3 of electrostatic interference, a current limiter 11 on the diode, which limits the current flowing through the optocoupler 8, resistor 12, optocoupler 8, which performs the function isolation of the power and control parts, limiter 5, which limits the current through the solid-state relay 6 to the moment of operation of the electronic fuse 4, the keys of the solid-state relay 6 on two field-effect transistors, element 9 galv nical interchange power and control portions of the capacitive filter 18, the control FET 17, resistors 15 and 16, a NAND gate 14, "I", the microcontroller 13 and the electronic fuse 4 TBU.

Схема работает следующим образом.The scheme works as follows.

При нормальном режиме работы (отсутствии возмущающего воздействия) сопротивление электронного предохранителя 4 (TBU™) мало (от 4 до 20 Ом в зависимости от выбранных параметров Impulse voltage rating и Trigger current, представленных в документации на устройство), ток протекает через него и ключи твердотельного реле 4, выполненные на двух полевых транзисторах. В случае возникновения входного воздействия (помехи), сопротивление электронного предохранителя 4 на TBU™ скачкообразно увеличивается в течение 1 мкс, тем самым разрывая линию, ведущую к твердотельному реле 6. Для защиты твердотельного реле 6 в течении времени срабатывания электронного предохранителя 4 (время срабатывания составляет около 1 мкс) используется ограничитель 5, ограничивающий ток, протекающий через твердотельное реле 6, либо любое другое коммутационное устройство, до момента срабатывания электронного предохранителя 4. Стоит отметить, что данная схемная реализация не требует выбора мощного супрессора 5 - достаточно, чтобы он выдерживал входное воздействие в течение 1 мкс.In normal operation (no disturbance), the resistance of the electronic fuse 4 (TBU ™) is small (from 4 to 20 Ohms, depending on the selected parameters Impulse voltage rating and Trigger current, presented in the documentation for the device), the current flows through it and the keys of the solid state relay 4, made on two field-effect transistors. In the event of an input action (interference), the resistance of the electronic fuse 4 on the TBU ™ increases stepwise within 1 μs, thereby breaking the line leading to the solid-state relay 6. To protect the solid-state relay 6 during the response time of the electronic fuse 4 (the response time is about 1 μs) a limiter 5 is used, limiting the current flowing through the solid-state relay 6, or any other switching device, until the electronic fuse 4 is activated. etit that this circuit implementation does not require a powerful selection suppressor 5 - enough to withstand the operation input for 1 microsecond.

После срабатывания электронного предохранителя 4 ток нагрузки начинает течь через ограничитель 11 тока на диоде Зенера и резистор 12, приводя к срабатыванию оптопары 8. Оптопара 8 переводит полевой управляющий транзистор 17 в открытое состояние, что приводит к шунтированию управляющего воздействия и, как следствие, к закрытию ключей твердотельного реле 6 (перевод реле в состояние OFF, реле разомкнуто).After the operation of the electronic fuse 4, the load current begins to flow through the current limiter 11 on the Zener diode and resistor 12, causing the optocoupler 8. The optocoupler 8 switches the field-effect transistor 17 to the open state, which leads to a bypass of the control action and, as a result, to closure keys of solid-state relay 6 (switching the relay to OFF, the relay is open).

При открытии полевого транзистора 17 микроконтроллер 13 регистрирует с логического элемента 14 «И» факт срабатывания защиты и, в зависимости от заложенного программного кода, оповещает конечного пользователя о факте срабатывания, либо выключает схему «навсегда», либо сбрасывает ключ 17 для отщелкивания твердотельного реле 6 и сброса питающего напряжения до уровня ниже напряжения сброса электронного предохранителя 4.When the field effect transistor 17 is opened, the microcontroller 13 registers the fact that the protection was triggered from the logic element “14” and, depending on the embedded program code, notifies the end user of the fact of the operation, or turns off the circuit “forever”, or resets the key 17 to snap off the solid-state relay 6 and resetting the supply voltage to a level below the reset voltage of the electronic fuse 4.

В качестве гальванической развязки 9 силовой и управляющей частей может использоваться любая из существующих развязок (трансформаторная, оптоэлектронная и пр.).As a galvanic isolation 9 of the power and control parts, any of the existing isolation (transformer, optoelectronic, etc.) can be used.

После сброса ключей твердотельного реле 6 и уменьшения питающего напряжения на электронном предохранителе 4 (TBU™) ниже уровня напряжения сброса, электронный предохранитель 4 переходит в открытое состояние и работоспособность схемы полностью восстанавливается.After resetting the keys of the solid-state relay 6 and reducing the supply voltage on the electronic fuse 4 (TBU ™) below the level of the reset voltage, the electronic fuse 4 goes into the open state and the circuit is fully restored.

Плюсами предлагаемой схемной реализации являются:The advantages of the proposed circuit implementation are:

- возврат электронного предохранителя на TBU™ в рабочее состояние в случае его срабатывания;- return of the electronic fuse on the TBU ™ to the operational state in case of its operation;

- автоматизированный контроль за состоянием всей схемы;- automated control over the state of the entire circuit;

- гальваническая развязка силовой и управляющей частей;- galvanic isolation of the power and control parts;

- простота реализации комплексной защиты устройства от целого ряда воздействий.- ease of implementation of comprehensive protection of the device from a number of influences.

Проводившиеся неоднократные экспериментальные проверки работы заявленной электрической схемы подтвердили ее работоспособность и высокую эффективность.Conducted repeated experimental checks of the claimed electrical circuit confirmed its efficiency and high efficiency.

В сравнении с прототипом заявляемая система защиты является более надежной в работе.In comparison with the prototype of the claimed protection system is more reliable in operation.

Claims (1)

Система защиты от высоких напряжений и токов выполненного на твердотельном реле коммутационного устройства, содержащая источник постоянного тока, соединенный через нагрузочный резистор и емкостной фильтр с электронным предохранителем, выход которого соединен с ограничителем тока и с коммутационным устройством, выход которого через элемент гальванической развязки связан с элементом контроля его состояния, отличающаяся тем, что элемент контроля состояния коммутационного элемента выполнен на микроконтроллере и служит для управления им, являясь при этом частью схемы сброса твердотельного реле, выполненной двухчастевой, одна из которых включена перед коммутационным устройством параллельно электронному предохранителю перед ограничителем тока и состоит из последовательно соединенных между собой второго ограничителя тока на зенеровском диоде, резистора и оптопары для развязки силовой и управляющей частей, а вторая часть схемы сброса включена после коммутационного устройства, связана с ним через второй элемент гальванической развязки и содержит цепочку из параллельно соединенных фильтрующего конденсатора и управляющего полевого транзистора, связанную через резистор с управляющим входом микроконтроллера, второй вход которого через логический элемент «И» связан с оптопарой первой части схемы сброса.A protection system against high voltages and currents made on a solid-state relay switching device containing a DC source connected via a load resistor and a capacitive filter with an electronic fuse, the output of which is connected to a current limiter and a switching device, the output of which is connected through the galvanic isolation element to the element control of its state, characterized in that the control element of the state of the switching element is made on the microcontroller and serves to control to them, being part of a solid-state relay reset circuit made by a two-part circuit, one of which is connected in front of the switching device in parallel with the electronic fuse in front of the current limiter and consists of a second current limiter connected in series with a Zener diode, a resistor and an optocoupler for decoupling the power and control parts , and the second part of the reset circuit is switched on after the switching device, connected to it through the second galvanic isolation element and contains a chain of parallel but connected filter capacitor and a control FET connected through a resistor to the control input of the microcontroller, the second input of which a logic element "I" is connected with the first part optocoupler reset circuit.
RU2018118882U 2018-05-22 2018-05-22 HIGH VOLTAGE AND CURRENT PROTECTION SYSTEM PERFORMED BY THE SOLID-SWITCH OF THE SWITCHING DEVICE RU183388U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018118882U RU183388U1 (en) 2018-05-22 2018-05-22 HIGH VOLTAGE AND CURRENT PROTECTION SYSTEM PERFORMED BY THE SOLID-SWITCH OF THE SWITCHING DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018118882U RU183388U1 (en) 2018-05-22 2018-05-22 HIGH VOLTAGE AND CURRENT PROTECTION SYSTEM PERFORMED BY THE SOLID-SWITCH OF THE SWITCHING DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU183388U1 true RU183388U1 (en) 2018-09-20

Family

ID=63580635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018118882U RU183388U1 (en) 2018-05-22 2018-05-22 HIGH VOLTAGE AND CURRENT PROTECTION SYSTEM PERFORMED BY THE SOLID-SWITCH OF THE SWITCHING DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU183388U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114325370A (en) * 2021-12-17 2022-04-12 北京市科通电子继电器总厂有限公司 Method and circuit for realizing load condition test by dual power supply time-sharing multiplexing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2244993C2 (en) * 2002-09-20 2005-01-20 ОАО "Проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по проектированию энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" Surge voltage protective device
US20110186408A1 (en) * 2008-09-03 2011-08-04 Abb S.P.A User interface device for low voltage switching devices
RU2432655C2 (en) * 2009-05-26 2011-10-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого Device of overvoltage protection with recording of actuations number and monitoring of parameters in dc load power supply grid
RU2633389C2 (en) * 2012-07-24 2017-10-12 АББ С.п.А. Improved solid-state switch device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2244993C2 (en) * 2002-09-20 2005-01-20 ОАО "Проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по проектированию энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" Surge voltage protective device
US20110186408A1 (en) * 2008-09-03 2011-08-04 Abb S.P.A User interface device for low voltage switching devices
RU2432655C2 (en) * 2009-05-26 2011-10-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого Device of overvoltage protection with recording of actuations number and monitoring of parameters in dc load power supply grid
RU2633389C2 (en) * 2012-07-24 2017-10-12 АББ С.п.А. Improved solid-state switch device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114325370A (en) * 2021-12-17 2022-04-12 北京市科通电子继电器总厂有限公司 Method and circuit for realizing load condition test by dual power supply time-sharing multiplexing
CN114325370B (en) * 2021-12-17 2023-05-16 北京市科通电子继电器总厂有限公司 Dual-power time-sharing multiplexing load condition test method and circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110462956B (en) Electronic safety device for a load that can be connected to a low-voltage direct-voltage network
EP0133789A2 (en) Electronic switch
US8169763B2 (en) Transient blocking unit having an enhancement mode device in the primary current path
US8541987B2 (en) Low loss discharge circuits for EMI filter capacitors
RU2009129211A (en) OVERVOLTAGE PROTECTION DEVICE FOR USE IN DC SYSTEMS, IN PARTICULAR, FOR PHOTOELECTRIC INSTALLATIONS
US8300373B2 (en) Voltage triggered transient blocking unit
CN106100008B (en) Battery device and method for manufacturing battery device
WO2016060541A1 (en) Overvoltage protection
CN104022634A (en) Energy-storage capacitor type high-voltage and low-voltage surge suppression circuit and suppression method thereof
US10868416B2 (en) Protection circuit involving positive temperature coefficient device
US20090122456A1 (en) Common gate connected high voltage transient blocking unit
RU183388U1 (en) HIGH VOLTAGE AND CURRENT PROTECTION SYSTEM PERFORMED BY THE SOLID-SWITCH OF THE SWITCHING DEVICE
AU2015201523B2 (en) Residual current protection device
RU2360358C1 (en) Electronic relay with transformer isolation and protection from current overload
RU2375802C1 (en) Intellectual filter of pulse switching overvoltages
RU143748U1 (en) FAST KEY KEY PROTECTION DEVICE
RU2599190C2 (en) Voltage switch with overcurrent protection
RU2542950C1 (en) Overcurrent protection device
RU168337U1 (en) ELECTRONIC INTEGRAL RELAY WITH TRANSFORMER DISCHARGE AND OVERLOAD PROTECTION
US4181921A (en) Harmonic distortion attenuator
JPS58108922A (en) Drive circuit for shortcircuit resistant output stage
KR102525868B1 (en) Protection circuits and measuring devices for shunt resistors
RU2703331C2 (en) Overcurrent protection device
RU2693925C1 (en) Overcurrent protection device
RU2589371C1 (en) Multi-channel solid-state relay with switching contacts