RU186132U1 - Semiconductor Key State Sensor - Google Patents
Semiconductor Key State Sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU186132U1 RU186132U1 RU2018137109U RU2018137109U RU186132U1 RU 186132 U1 RU186132 U1 RU 186132U1 RU 2018137109 U RU2018137109 U RU 2018137109U RU 2018137109 U RU2018137109 U RU 2018137109U RU 186132 U1 RU186132 U1 RU 186132U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- resistor
- comparator
- rectifier bridge
- current
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
- G05F1/569—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/59—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в системах управления полупроводниковыми преобразователями, регуляторами напряжения, использующими встречно-параллельно включенные полупроводниковые ключи (ПК). Датчик состояния полупроводникового ключа содержит компаратор, токоограничивающий резистор, оптрон. Дополнительно введены трансформатор тока, первичная обмотка которого подключена последовательно с полупроводниковым ключом, нагрузочный резистор, подключенный к выводам вторичной обмотки трансформатора тока, выпрямительный мост, вход которого подключен к нагрузочному резистору, стабилитрон и конденсатор, подключенные параллельно к выходу выпрямительного моста, первый резистор, соединяющий первый вывод нагрузочного резистора с неинвертирующим входом компаратора, второй резистор, соединяющий второй вывод нагрузочного резистора с инвертирующим входом компаратора, выводы питания которого подключены к выходу выпрямительного моста, резистор обратной связи, первым выводом подключенный к неинвертирующему входу компаратора, а вторым подключенный к его выходу, резистор, соединяющий затвор полевого транзистора с выходом компаратора, цепь, подключенная параллельно к выходу выпрямительного моста и состоящая из последовательно соединенных токоограничивающего резистора, выводы анода и катода светодиода оптотрансмиттера, который используют в качестве оптрона, выводы стока и истока полевого транзистора. Полезная модель позволяет в одном устройстве реализовать одновременно высокую точность определения состояния ПК, малое энергопотребление и обеспечить гальваническую развязку силовой и измерительной цепи с максимально возможным напряжением изоляции; не применять специальный источник питания датчика, что позволяет отказаться от использования соединительных проводников и упрощает конструкцию датчика. Все это позволяет увеличить точность регулирования, повысить КПД и надежность датчика, существенно упростить конструкцию системы. 1 ил. The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in control systems for semiconductor converters, voltage regulators using on-parallel connected semiconductor switches (PCs). The semiconductor switch state sensor contains a comparator, a current limiting resistor, an optocoupler. Additionally, a current transformer has been introduced, the primary winding of which is connected in series with the semiconductor switch, a load resistor connected to the terminals of the secondary winding of the current transformer, a rectifier bridge, the input of which is connected to a load resistor, a zener diode and a capacitor connected in parallel to the output of the rectifier bridge, the first resistor connecting the first output of the load resistor with a non-inverting input of the comparator, the second resistor connecting the second output of the load resistor with and the inverting input of the comparator, the power leads of which are connected to the output of the rectifier bridge, a feedback resistor, the first output connected to the non-inverting input of the comparator, and the second connected to its output, the resistor connecting the gate of the field-effect transistor to the output of the comparator, a circuit connected in parallel to the output of the rectifier bridge and consisting of a series-connected current-limiting resistor, the conclusions of the anode and cathode of the LED of the optotransmitter, which is used as an optocoupler, ka and the source of the field effect transistor. The utility model allows in one device to simultaneously realize high accuracy in determining the state of a PC, low power consumption and provide galvanic isolation of the power and measuring circuit with the highest possible isolation voltage; not use a special sensor power source, which eliminates the use of connecting conductors and simplifies the design of the sensor. All this allows you to increase the accuracy of regulation, increase the efficiency and reliability of the sensor, significantly simplify the design of the system. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в системах управления полупроводниковыми преобразователями, регуляторами напряжения, использующими встречно-параллельно включенные полупроводниковые ключи (ПК).The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in control systems for semiconductor converters, voltage regulators using on-parallel connected semiconductor switches (PCs).
Известна схема датчика состояния вентильных групп реверсивного преобразователя, содержащая токоограничивающие резисторы, четыре диод-транзисторных оптрона, диоды которых попарно соединены встречно-параллельно и последовательно между собой и с ограничительными резисторами, средняя точка оптронов подключена к средней точке реверсивного преобразователя, а транзисторы оптронов, попарно соединенные последовательно, подключены параллельно к источнику питания через параллельно соединенные резистор и конденсатор (SU 1359866, МПК H02M 1/02, опубл. 15.12.1987).A known sensor circuit state of the valve groups of the reversing converter, containing current-limiting resistors, four diode-transistor optocouplers, the diodes of which are paired counter-parallel and in series with each other and with limiting resistors, the midpoint of the optocouplers is connected to the midpoint of the reversing converter, and the optocoupler transistors are pairwise connected in series, connected in parallel to a power source through a parallel connected resistor and capacitor (SU 1359866, IPC H02M 1/02, publ. 12/15/1987).
Недостатками известного решения являются:The disadvantages of the known solutions are:
1. Гальваническая развязка между силовой схемой и системой управления обеспечивается оптронами, которые и определяют прочность изоляции. Обычно напряжение изоляции оптронов не превышает 6000 – 7000 В, поэтому применение таких датчиков ограничено.1. The galvanic isolation between the power circuit and the control system is provided by optocouplers, which determine the insulation strength. Typically, the insulation voltage of the optocouplers does not exceed 6000 - 7000 V, so the use of such sensors is limited.
2. Невысокая точность определения точек перехода через ноль напряжения на ПК. Связано это с рабочими параметрами оптопары светодиод-транзистор, а именно с минимальным и максимальным током светодиода и чувствительностью транзистора. Ошибка при определении момента перехода через ноль напряжения на ПК достигает 16о.2. The low accuracy of determining the points of transition through zero voltage on a PC. This is due to the operating parameters of the LED-transistor optocoupler, namely, the minimum and maximum current of the LED and the sensitivity of the transistor. The error in determining the moment of transition through zero voltage on the PC reaches 16 about .
3. В высоковольтных схемах мощность потерь на токоограничивающих резисторах датчика оказывается недопустимо велика, поскольку при закрытом ПК резисторы должны обеспечивать номинальный ток светодиода оптрона.3. In high-voltage circuits, the power loss at the current-limiting resistors of the sensor is unacceptably high, since with a closed PC, the resistors must provide the nominal current of the optocoupler LED.
Наиболее близким по технической сущности является датчик контроля проводимости вентилей, один канал которого содержит токоограничивающий резистор, компаратор, ключ, источник питания и токоограничивающий резистор, соединенный с входом оптрона (SU 1167516, МПК G01R 19/165, опубл. 15.07.1985).The closest in technical essence is a valve for monitoring the conductivity of valves, one channel of which contains a current-limiting resistor, a comparator, a key, a power source and a current-limiting resistor connected to the input of the optocoupler (SU 1167516, IPC G01R 19/165, publ. 15.07.1985).
Недостатками известного решения являются невысокое напряжение гальванической развязки с использованием оптронов, а также необходимость использования отдельного источника питания, который должен иметь высоковольтную гальваническую развязку. The disadvantages of this solution are the low voltage of the galvanic isolation using optocouplers, as well as the need to use a separate power source, which must have a high-voltage galvanic isolation.
Технический результат заключается в повышении надежности датчика за счет обеспечения максимально возможной гальванической развязки силовой схемы и системы управления с помощью оптоволокна, повышении КПД в связи с отсутствием потерь на токоограничивающих резисторах.The technical result consists in increasing the reliability of the sensor by providing the maximum possible galvanic isolation of the power circuit and the control system using optical fiber, increasing the efficiency due to the absence of losses on current-limiting resistors.
Технический результат достигается тем, что датчик состояния ПК содержит компаратор, токоограничивающий резистор и оптрон. Дополнительно введены трансформатор тока, первичная обмотка которого подключена последовательно с ПК, нагрузочный резистор, подключенный к выводам вторичной обмотки трансформатора тока, выпрямительный мост, вход которого подключен к нагрузочному резистору, стабилитрон и конденсатор, подключенных параллельно к выходу выпрямительного моста, первый резистор, соединяющий первый вывод нагрузочного резистора с неинвертирующим входом компаратора, второй резистор, соединяющий второй вывод нагрузочного резистора с инвертирующим входом компаратора, выводы питания которого подключены к выходу выпрямительного моста, резистор обратной связи, первым выводом подключенный к неинвертирующему входу компаратора, а вторым подключенный к его выходу, резистор, соединяющий затвор полевого транзистора с выходом компаратора, цепь, подключенная параллельно к выходу выпрямительного моста и состоящая из последовательно соединенных токоограничивающего резистора, выводы анода и катода светодиода оптотрансмиттера, который используют в качестве оптрона, выводы стока и истока полевого транзистора. The technical result is achieved in that the PC status sensor contains a comparator, a current-limiting resistor and an optocoupler. Additionally, a current transformer was introduced, the primary winding of which is connected in series with a PC, a load resistor connected to the terminals of the secondary winding of the current transformer, a rectifier bridge, the input of which is connected to a load resistor, a zener diode and a capacitor connected in parallel to the output of the rectifier bridge, the first resistor connecting the first the output of the load resistor with a non-inverting input of the comparator, the second resistor connecting the second output of the load resistor with the inverting input of a mparator whose power leads are connected to the output of the rectifier bridge, a feedback resistor, the first output connected to the non-inverting input of the comparator, and the second connected to its output, the resistor connecting the gate of the field-effect transistor to the output of the comparator, a circuit connected in parallel to the output of the rectifier bridge and consisting from a series-connected current-limiting resistor, the conclusions of the anode and cathode of the LED of the optotransmitter, which is used as an optocoupler, the conclusions of the drain and the source of the field tr anzistora.
На чертеже представлена схема датчика состояния ПК.The drawing shows a diagram of a PC status sensor.
Датчик состояния ПК состоит из трансформатора тока 1, первичная обмотка которого подключена последовательно с ПК 2 (ПК 2 приведен на чертеже для пояснения работы датчика), а ко вторичной обмотке трансформатора тока 1 параллельно подключен нагрузочный резистор 3. Выводы вторичной обмотки трансформатора тока 1 и нагрузочного резистора 3 подключены ко входу выпрямительного моста 4. К выходу выпрямительного моста 4 параллельно подключены стабилитрон 5, конденсатор 6, выводы питания компаратора 7 и цепь, состоящая из последовательно соединенных токоограничивающего резистора 8, выводов анода и катода светодиода оптотрансмиттера 9, выводов стока и истока полевого транзистора 10. Первый из выводов вторичной обмотки трансформатора тока 1 подключен через первый резистор 11 к неинвертирующему входу компаратора 7, а второй из выводов вторичной обмотки трансформатора тока 1 подключен через второй резистор 12 к инвертирующему входу компаратора 7. Резистор обратной связи 13 первым выводом подключен к неинвертирующему входу компаратора 7, а другим подключен к его выходу. Выход компаратора 7 соединен через резистор 14 с затвором полевого транзистора 10.The PC status sensor consists of current transformer 1, the primary winding of which is connected in series with PC 2 (PC 2 is shown in the drawing to explain the operation of the sensor), and a load resistor 3 is connected in parallel to the secondary winding of current transformer 1. The terminals of the secondary winding of current transformer 1 and load resistors 3 are connected to the input of the rectifier bridge 4. To the output of the rectifier bridge 4 are connected a zener diode 5, a capacitor 6, the power leads of the
Устройство работает следующим образом. Для контроля состояния ПК 2 используют его ток, протекающий по первичной обмотке трансформатора тока 1. Падение напряжения на нагрузочном резисторе 3, создаваемое током вторичной обмотки трансформатора тока 1, выпрямляется диодами выпрямительного моста 4, ограничивается по амплитуде стабилитроном 5, сглаживается конденсатором 6 и используется для питания компаратора 7 и оптотрансмиттера 9. Переменное напряжения на нагрузочном резисторе 3, пропорциональное току ПК 2, поступает через резисторы 11 и 12 на входы компаратора 7. Если ПК 2 находится в открытом состоянии, то по первичной и вторичной обмоткам трансформатора тока 1 протекает ток, создающий переменное падение напряжения на нагрузочном резисторе 3. В момент перехода через ноль напряжения на нагрузочном резисторе 3, а следовательно и тока ПК 2, компаратор 7 меняет свое состояние. Резистор обратной связи 13 обеспечивает гистерезис работы компаратора 7 для повышения помехоустойчивости датчика. Таким образом, на выходе компаратора 7 появляется однополярный сигнал в виде прямоугольных импульсов с частотой питающей сети и скважностью 2, свидетельствующий о том, что ПК 2 открыт. Сигнал с выхода компаратора 7 через резистор 14 поступает на затвор полевого транзистора 10, усиливается им и подается через токоограничивающий резистор 8 на оптотрансмиттер 9. В результате на выходе оптотрансмиттера 9 появляется оптический сигнал в виде прямоугольных импульсов. Если ПК 2 находится в закрытом состоянии, то по первичной и вторичной обмоткам трансформатора тока 1 ток не протекает и падения напряжения на нагрузочном резисторе 3 не возникает. Напряжение на входах компаратора 7 не изменяется и на его выходе присутствует сигнал низкого уровня, полевой транзистор 10 закрыт, ток через оптотрансмиттер 9 не протекает и оптический сигнал на его выходе отсутствует. При открытом состоянии ПК 2 переменное напряжение на нагрузочном резисторе 3 подается на вход выпрямительного моста 4. Выпрямленное напряжение с выхода выпрямительного моста 4 подается на стабилитрон 5, который ограничивает его на уровне номинального напряжения питания компаратора 7. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором 6. Далее выпрямленное, ограниченное и сглаженное напряжение используется для питания компаратора 7 и оптотрансмиттера 9.The device operates as follows. To monitor the condition of PC 2, its current flowing through the primary winding of current transformer 1 is used. The voltage drop across the load resistor 3 created by the current of the secondary winding of current transformer 1 is rectified by rectifier bridge diodes 4, its amplitude is limited by zener diode 5, smoothed by capacitor 6, and used to power supply of the
По сравнению с известными решениями предлагаемое позволяет в одном устройстве реализовать одновременно высокую точность определения состояния ПК 2, малое энергопотребление и обеспечить гальваническую развязку силовой и измерительной цепи с максимально возможным напряжением изоляции; не применять специальный источник питания датчика, что позволяет отказаться от использования соединительных проводников и упрощает конструкцию датчика. Все это позволяет увеличить точность регулировании, повысить КПД и надежность датчика, существенно упростить конструкцию системы.Compared with the known solutions, the proposed one allows one to simultaneously realize high accuracy in determining the state of PC 2, low power consumption and provide galvanic isolation of the power and measuring circuits with the highest possible isolation voltage; not use a special sensor power source, which eliminates the use of connecting conductors and simplifies the design of the sensor. All this allows you to increase the accuracy of regulation, increase the efficiency and reliability of the sensor, significantly simplify the design of the system.
Claims (1)
Датчик состояния полупроводникового ключа, содержащий компаратор, токоограничивающий резистор, оптрон, отличающийся тем, что дополнительно введены трансформатор тока, первичная обмотка которого подключена последовательно с полупроводниковым ключом, нагрузочный резистор, подключенный к выводам вторичной обмотки трансформатора тока, выпрямительный мост, вход которого подключен к нагрузочному резистору, стабилитрон и конденсатор, подключенные параллельно к выходу выпрямительного моста, первый резистор, соединяющий первый вывод нагрузочного резистора с неинвертирующим входом компаратора, второй резистор, соединяющий второй вывод нагрузочного резистора с инвертирующим входом компаратора, выводы питания которого подключены к выходу выпрямительного моста, резистор обратной связи, первым выводом подключенный к неинвертирующему входу компаратора, а вторым подключенный к его выходу, резистор, соединяющий затвор полевого транзистора с выходом компаратора, цепь, подключенная параллельно к выходу выпрямительного моста и состоящая из последовательно соединенных токоограничивающего резистора, выводы анода и катода светодиода оптотрансмиттера, который используют в качестве оптрона, выводы стока и истока полевого транзистора.
A semiconductor switch state sensor containing a comparator, a current-limiting resistor, an optocoupler, characterized in that a current transformer is additionally introduced, the primary winding of which is connected in series with the semiconductor key, a load resistor connected to the terminals of the secondary winding of the current transformer, a rectifier bridge, the input of which is connected to the load a resistor, a zener diode and a capacitor connected in parallel to the output of the rectifier bridge, the first resistor connecting the first output of the heater contact resistor with a non-inverting input of the comparator, a second resistor connecting the second output of the load resistor to the inverting input of the comparator, the power leads of which are connected to the output of the rectifier bridge, a feedback resistor, the first output connected to the non-inverting input of the comparator, and the second connected to its output, the resistor, connecting the gate of the field-effect transistor with the output of the comparator, a circuit connected in parallel to the output of the rectifier bridge and consisting of series-connected current limiting resistor, the conclusions of the anode and cathode of the LED of the optotransmitter, which is used as an optocoupler, the conclusions of the drain and the source of the field effect transistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018137109U RU186132U1 (en) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | Semiconductor Key State Sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018137109U RU186132U1 (en) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | Semiconductor Key State Sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU186132U1 true RU186132U1 (en) | 2019-01-10 |
Family
ID=64958732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018137109U RU186132U1 (en) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | Semiconductor Key State Sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU186132U1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU860202A1 (en) * | 1978-09-26 | 1981-08-30 | Предприятие П/Я А-7368 | Device for controlling n groups of semiconductor devices |
SU1167516A1 (en) * | 1983-04-07 | 1985-07-15 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Релестроения | Device for checking conduction of rectifiers |
SU1399866A2 (en) * | 1986-12-29 | 1988-05-30 | Научно-Исследовательский Институт Автоматики И Электромеханики При Томском Институте Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Converter control and protection device |
SU1697178A1 (en) * | 1989-01-30 | 1991-12-07 | Научно-Исследовательский Электротехнический Институт Производственного Объединения "Хэмз" | Device for monitoring of serviceability of thyristor converters connected in series |
WO2012135683A1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | Ambature Llc | Electrical, mechanical, computing, and/or other devices formed of extremely low resistance materials |
-
2018
- 2018-10-22 RU RU2018137109U patent/RU186132U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU860202A1 (en) * | 1978-09-26 | 1981-08-30 | Предприятие П/Я А-7368 | Device for controlling n groups of semiconductor devices |
SU1167516A1 (en) * | 1983-04-07 | 1985-07-15 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Релестроения | Device for checking conduction of rectifiers |
SU1399866A2 (en) * | 1986-12-29 | 1988-05-30 | Научно-Исследовательский Институт Автоматики И Электромеханики При Томском Институте Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Converter control and protection device |
SU1697178A1 (en) * | 1989-01-30 | 1991-12-07 | Научно-Исследовательский Электротехнический Институт Производственного Объединения "Хэмз" | Device for monitoring of serviceability of thyristor converters connected in series |
WO2012135683A1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | Ambature Llc | Electrical, mechanical, computing, and/or other devices formed of extremely low resistance materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9214869B2 (en) | Multiple use of a current transformer | |
US8963515B2 (en) | Current sensing circuit and control circuit thereof and power converter circuit | |
US8896334B2 (en) | System for measuring soft starter current and method of making same | |
RU2447570C2 (en) | Circuit for detection of network zero crossing | |
US10884034B2 (en) | Current measurement circuit | |
JP2014030355A (en) | Dc power-supply device | |
US9444356B2 (en) | Power supply device and power supply switching method | |
CA3072144A1 (en) | System for generating a power output and corresponding use | |
JP2019126191A (en) | Insulation synchronous rectification type dc/dc converter | |
RU186132U1 (en) | Semiconductor Key State Sensor | |
RU187861U1 (en) | Zero Current Transition Detector | |
Biglarbegian et al. | Development of Isolated SenseGaN current monitoring for boundary conduction mode control of power converters | |
JP2020174465A (en) | Insulation-type power factor improvement device for three-phase alternating current | |
RU2782150C2 (en) | System for output power generation and corresponding application | |
RU2314630C1 (en) | Device for measuring three-phased voltage | |
RU214519U1 (en) | OUTPUT CURRENT CONTROL UNIT | |
SU1403298A1 (en) | A.c. to d.c. voltage converter | |
RU2084948C1 (en) | Thyristor current regulator | |
SU1239804A1 (en) | A.c.voltage-to-d.c.voltage converter | |
EP3823149A1 (en) | Isolated primary side switched converter | |
SU877446A1 (en) | Device for checking converter gate state | |
SU266834A1 (en) | ||
SU1622916A1 (en) | Device for for single energization of thyristor | |
SU1757058A1 (en) | Mains-operated rectifier | |
RU2032209C1 (en) | Temperature controller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200311 Effective date: 20200311 |