RU2628129C2 - Controlled key electronic switch - Google Patents
Controlled key electronic switch Download PDFInfo
- Publication number
- RU2628129C2 RU2628129C2 RU2016100785A RU2016100785A RU2628129C2 RU 2628129 C2 RU2628129 C2 RU 2628129C2 RU 2016100785 A RU2016100785 A RU 2016100785A RU 2016100785 A RU2016100785 A RU 2016100785A RU 2628129 C2 RU2628129 C2 RU 2628129C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- transistor
- input
- resistor
- terminal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной коммутационной технике применительно к автоматике СУО ЛА и НК для обеспечения коммутации силовых энергетических цепей постоянного тока с защитой от перегрузки.The invention relates to electronic switching technology in relation to the automation of the SUA LA and NK to provide switching power DC power circuits with overload protection.
Для защиты силовых цепей от перегрузки по току широко применяются плавкие предохранители (ВП, ВПБ), предохранительные устройства защиты релейного типа (автоматы защиты типа АЗК, АЗРГК) и электронные предохранители с узким значением величины рабочего напряжения и пропускаемого тока.To protect power circuits against overcurrent, fuses (VP, VPB), relay-type safety devices (circuit breakers like AZK, AZRGK) and electronic fuses with a narrow value of the operating voltage and the transmitted current are widely used.
Известно техническое решение, патент №2185016 RU «Устройство для коммутации и токовой защиты цепей постоянного тока».Known technical solution, patent No. 2185016 RU "Device for switching and current protection of DC circuits."
Недостатком данного изобретения является то, что длительность включения-отключения занимает большое время на срабатывание (отключение) разрывных механических контактов (более 0,1 мс), которые приводят к отказу электронных полупроводниковых приборов в устройствах, т.к. имеют более высокие временные требования к перегрузке по току (не более 10 мкс).The disadvantage of this invention is that the duration of the on-off takes a long time for the operation (shutdown) of discontinuous mechanical contacts (more than 0.1 ms), which lead to the failure of electronic semiconductor devices in devices, because have higher time requirements for current overload (not more than 10 μs).
В качестве прототипа выбрано техническое решение, а.с. № SU 1429099. Ключевой регулятор напряжения с защитой от перегрузки по току, содержащий силовой транзистор, силовой трансформатор, узел пропорционального токового управления с согласующим трансформатором, который имеет обмотку положительной обратной связи по току и последовательно соединенные выходную и вольтодобавочную обмотки, и узел защиты от перегрузок по току, состоящий из резисторного датчика тока, токоограничительного резистора, ключа, выполненного на комплементарной паре транзисторов, трех диодов, накопительного конденсатора и вспомогательной обмотки в составе силового трансформатора, первичная обмотка которого, переход коллектор - эмиттер силового транзистора и обмотка положительной обратной связи по току согласующего трансформатора включены последовательно между входными клеммами, база силового транзистора подключена к общему выводу выходной и вольтодобавочной обмоток согласующего трансформатора, выход ключа подключен через первый диод к другому выводу вольтодобавочной обмотки согласующего трансформатора и через резистор и второй диод - к одному из выводов накопительного конденсатора и третьего диода. Другие выводы, которые по отдельности подключены к вспомогательной обмотке силового трансформатора, причем указанный другой вывод накопительного конденсатора соединен с общим выводом ключа и выводов датчика тока, который другим выводом через токоограничительный резистор соединен с входом ключа.As a prototype of the selected technical solution, and.with. SU 1429099. A key voltage regulator with overcurrent protection, comprising a power transistor, a power transformer, a proportional current control unit with a matching transformer, which has a positive current feedback winding and serially connected output and voltage boost windings, and an overload protection unit current, consisting of a resistor current sensor, current limiting resistor, a key made on a complementary pair of transistors, three diodes, a storage capacitor and auxiliary winding as part of a power transformer, the primary winding of which, the collector-emitter junction of the power transistor and the positive current feedback winding of the matching transformer are connected in series between the input terminals, the base of the power transistor is connected to the common output of the output and boost windings of the matching transformer, the key output is connected through the first diode to the other terminal of the boost winding of the matching transformer and through the resistor and the second diode to one of odov storage capacitor and a third diode. Other conclusions, which are individually connected to the auxiliary winding of the power transformer, and the indicated other terminal of the storage capacitor is connected to a common terminal of the key and the terminals of the current sensor, which is connected to the input of the switch by the other terminal through a current-limiting resistor.
Недостатком прототипа являются низкие токи коммутации, относительно невысокое быстродействие, обусловленное низкой частотой преобразования генератора на силовом транзисторе как источника радиопомех, отсутствие дистанционного контроля за работой устройства при включении/отключении и перегрузках по току с возможностью изменения порога при работе в цикле.The disadvantage of the prototype is the low switching currents, relatively low speed, due to the low frequency conversion of the generator on the power transistor as a source of radio noise, the lack of remote monitoring of the device when turning on / off and current overload with the possibility of changing the threshold during operation in the cycle.
Технической задачей изобретения является обеспечение работы коммутационного устройства внешнего управления с высоким быстродействием защиты при недопустимых перегрузках по току.An object of the invention is to ensure the operation of an external control switching device with high-speed protection at unacceptable current overloads.
Техническим результатом является создание коммутатора с дистанционным управлением на полевом транзисторе с минимальным сопротивлением в открытом состоянии, используемого в качестве силового ключа с обеспечением качества защиты за счет применения токового датчика и быстродействующей схемы защиты, работающей в режиме триггера по состоянию перегрузки, позволяющего удерживать транзисторный ключ после возникновения перегрузки по току в отключенном состоянии до снятия управляющего сигнала и обеспечения повторного включения.The technical result is the creation of a remote control switch on a field effect transistor with a minimum resistance in the open state, used as a power switch with quality protection due to the use of a current sensor and a high-speed protection circuit operating in the trigger mode under an overload condition, which allows holding the transistor switch after occurrence of an overcurrent in the off state until the control signal is removed and re-enable.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый управляемый ключевой электронный коммутатор содержит:The technical result is achieved by the fact that the proposed managed key electronic switch contains:
пороговый усилитель на транзисторе VT1 с программно изменяемым измерительным резистором-шунтом R-ш, подключенным в цепи между базой и эмиттером порогового усилителя, где эмиттер транзистора и первый верхний вывод резистора-шунта R-ш являются входом устройства,the threshold amplifier on the transistor VT1 with a programmable measuring resistor-shunt R-w connected in a circuit between the base and the emitter of the threshold amplifier, where the emitter of the transistor and the first upper output of the resistor-shunt R-w are the input of the device,
силовой ключ, организованный на транзисторе VT3, подключен истоком к выводу базы VT1 и второму выводу резистора - шунта R-ш порогового усилителя, затвор транзистора VT3 подключен к средней точке резистивного делителя R4, R5 и катоду диода VD1, верхний вывод резистора R1 подключен к верхнему уровню питания, выходом устройства является сток транзистора VT3,the power switch, organized on the transistor VT3, is connected by a source to the output of the base VT1 and the second output of the resistor - shunt R-w of the threshold amplifier, the gate of the transistor VT3 is connected to the midpoint of the resistive divider R4, R5 and the cathode of the diode VD1, the upper output of the resistor R1 is connected to the upper power level, the output of the device is the drain of the VT3 transistor,
узел начальной установки на транзисторе VT2, управляющий вход которого подключен к нижнему выводу выхода управляющей входной микросхемы D1, делителю C1, R1, R2 и базе транзистора VT1, где эмиттер транзистора VT1 подключен к нижнему уровню питающего напряжения, а коллектор - к нижнему выводу резистора R3 и верхнему выводу входа верхнего канала микросхемы D2. Крайние выводы делителя С1 и R2 подключены к цепям питающего напряжения,the initial installation node on the transistor VT2, the control input of which is connected to the lower output of the control input microcircuit D1, the divider C1, R1, R2 and the base of the transistor VT1, where the emitter of the transistor VT1 is connected to the lower level of the supply voltage, and the collector to the lower terminal of the resistor R3 and the upper terminal input of the upper channel of the D2 chip. The extreme conclusions of the divider C1 and R2 are connected to the supply voltage circuits,
высокочастотный триггер, организованный на микросхеме D2, в которой вывод входа верхнего канала подключен к нижнему выводу резистора R3 и коллектору транзистора VT2, нижний вывод входа верхнего канала подключен к верхнему выводу входа второго канала, а нижний вывод второго канала подключен к нижнему уровню питающего напряжения, выход верхнего вывода первого канала подключен к верхнему уровню питающего напряжения, нижний вывод выхода первого канала подключен к коллектору транзистора VT1, верхнему выводу резистора R3 и аноду диода VD1, оба вывода выходов второго канала подключены к входу внешней управляющей ЦВМ,a high-frequency trigger, organized on the chip D2, in which the input terminal of the upper channel is connected to the lower terminal of the resistor R3 and the collector of the transistor VT2, the lower terminal output of the upper channel is connected to the upper terminal of the input of the second channel, and the lower terminal of the second channel is connected to the lower level of the supply voltage, the output of the upper output of the first channel is connected to the upper level of the supply voltage, the lower output of the output of the first channel is connected to the collector of the transistor VT1, the upper output of the resistor R3 and the anode of the diode VD1, both output and the outputs of the second channel are connected to the input of the external control computer,
устройство управления, состоящее из управляющей входной микросхемы D1, нижний вывод выхода которой подключен к нижнему выводу резистора R5, а верхний вывод к нижнему уровню входного питания.a control device consisting of a control input chip D1, the lower output terminal of which is connected to the lower output of the resistor R5, and the upper output to the lower level of the input power.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена функциональная схема заявляемого устройства, а на фиг. 2 - структурная схема.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a functional diagram of the inventive device, and in FIG. 2 is a block diagram.
Устройство содержит:The device contains:
пороговый усилитель 1 на транзисторе VT1 с программно изменяемым измерительным резистором-шунтом R-ш, подключенным в цепи между базой и эмиттером порогового усилителя 1, где эмиттер транзистора и первый верхний вывод резистора-шунта R-ш являются входом устройства;threshold amplifier 1 on transistor VT1 with a programmable measuring resistor-shunt R-w connected in a circuit between the base and emitter of threshold amplifier 1, where the emitter of the transistor and the first upper output of the resistor-shunt R-w are the input of the device;
силовой ключ 2, организованный на полевом транзисторе VT3, подключен истоком к выводу базы VT1 и второму выводу резистора-шунта R-ш порогового усилителя 1, выходом устройства является сток транзистора VT3, затвор транзистора VT3 подключен к резистивному делителю R4, R5 и катоду диода VD1;the power switch 2, organized on the field-effect transistor VT3, is connected by a source to the output of the base VT1 and the second output of the resistor-shunt R-w of the threshold amplifier 1, the output of the device is the drain of the transistor VT3, the gate of the transistor VT3 is connected to the resistive divider R4, R5 and the cathode of the diode VD1 ;
узел начальной установки 4, организованный на транзисторе VT2, эмиттер которого подключен к нижнему уровню питающего напряжения, а коллектор - к нижнему выводу резистора R3 и верхнему выводу входа микросхемы D2, управление которой осуществляется нижним выходным выводом управляющей входной микросхемы D1 посредством делителя С1, R1, R2, где нижний вывод делителя микросхемы D1 подключены к цепям питания низкого уровня, а верхний вывод конденсатора С1 к цепям питания верхнего уровня, нижний вывод конденсатора соединен с верхним выводом резистора R1;the
триггер 5, организованный на микросхеме D2, в которой верхний вход верхнего канала подключен к нижнему выводу резистора R3 и коллектору транзистора VT2, нижний вывод верхнего канала подключен к верхнему выводу нижнего канала, а нижний вывод нижнего канала подключен к нижнему уровню питающего напряжения, при этом верхний вывод выхода верхнего канала подключен к верхнему уровню питающего напряжения, а нижний вывод выхода первого канала подключен к верхнему выводу резистора R3,
устройство управления 3, состоящее из управляющей входной микросхемы D1, нижний вывод которой подключен к нижнему выводу резистора R5, а верхний вывод D1 - к нижнему уровню питающей сети. Входы «Вкл из ЦВМ» и выходы «Вых в ЦВМ» подключены к внешнему управляющему устройству.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
На вход «Вход +27В» порогового усилителя 1 подается постоянное напряжение +27В, которое на выход «Выход +27В» силового ключа 2 может быть подано только при наличии сигнала разрешения по управляющему сигналу «Вкл из ЦВМ» и установкой выбранной величины R-ш порогового ограничителя (по необходимому току нагрузки величиной резистора-шунта).At the input “Input + 27V” of the threshold amplifier 1, a constant voltage + 27V is applied, which can be applied to the output “Output + 27V” of the power switch 2 only if there is an enable signal by the control signal “On from the digital computer” and the selected value R-w is set threshold limiter (according to the required load current by the value of the resistor-shunt).
До подачи разрешающего сигнала включения внешнего управления узел начальной установки (организованный на VT2) удерживает силовой транзистор в закрытом состоянии и в момент включения устанавливает триггер 5, организованный на микросхеме D2, в исходное, отключенное состояние выходных цепей за счет энергии цепи R1C1. После подачи разрешающего сигнала «Вкл из ЦВМ» через замкнутые выходные контакты управляющей входной микросхемы D1 транзистор VT2 узла начальной установки 4 запирается и включается питание резистивного делителя R4, R5 устройства управления 3, средняя точка которого и открывает силовой транзистор VT3. При этом и на выходе силового узла 2 и устройства в целом появляется напряжение «Выход+27 В» с допустимыми токами нагрузки и удерживается во включенном состоянии до снятия внешнего входного управляющего сигнала или момента превышения тока в нагрузке порогового усилителя 1. При возникновении превышающих токов в нагрузке порогового усилителя 1 и достижении на датчике тока порогового напряжения на резисторе R-ш приблизительно 0,7В и более открывается транзистор VT1 порогового усилителя 1. При этом достигается следующее условие:Before the enable signal is turned on for external control, the initial installation unit (organized on VT2) holds the power transistor in the closed state and at the moment of switching on sets the
U пор = I макс × R-ш ≈ 0,7 В, U then = I max × R-w ≈ 0.7 V,
где U пор - пороговое напряжение включения защиты;where U then - threshold voltage to enable protection;
R-ш - величина сопротивления резистора-шунта;R-W is the resistance value of the resistor-shunt;
I макс - максимальный рабочий ток.I max - maximum operating current.
Величина максимального выходного рабочего тока определяется выражением:The value of the maximum output operating current is determined by the expression:
I макс = 0,7 В / R-ш.I max = 0.7 V / R-w.
Открытый транзистор VT1 порогового устройства 1 своим током коллектора, проходящим через верхний и нижний входные контакты (входные диоды) микросхемы D2, замыкает выходные группы контактов триггера 5 и, посредством цепи обратной связи (резистора R3), записывает входные контакты микросхемы D2 триггера 5 и удерживает его в этом состоянии. В результате триггер 5 переводится в аварийное состояние перегрузки, при этом замкнутая нижняя группа выходных контактов триггера 5 формирует внешний сигнал «Вых в ЦВМ» для обработки и контроля. Одновременно триггер 5 в аварийном состоянии посредством закороченных выходов верхнего канала микросхемы D2 транслирует уровень верхнего питающего напряжения через диод VD1 на затвор транзистора VT3, шунтируя резистор R4 резистивного делителя R4, R5 устройства управления 3, и запирает этим транзистор VT3 силового ключа 2 до момента снятия сигнала управления «Вход из ЦВМ» на D1. Повторное включение устройства осуществляется снятием, а затем повторным формированием сигнала «Вкл из ЦВМ» на D1, с возможным изменением величины R-ш допустимого тока в нагрузке.An open transistor VT1 of the threshold device 1, with its collector current passing through the upper and lower input contacts (input diodes) of the D2 chip, closes the output groups of contacts of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100785A RU2628129C2 (en) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Controlled key electronic switch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100785A RU2628129C2 (en) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Controlled key electronic switch |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016100785A RU2016100785A (en) | 2017-07-17 |
RU2628129C2 true RU2628129C2 (en) | 2017-08-15 |
Family
ID=59497270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016100785A RU2628129C2 (en) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Controlled key electronic switch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2628129C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022154694A1 (en) | 2021-01-12 | 2022-07-21 | Сергей Сергеевич ЛАГУТИН | Method for switching the windings of an electric machine |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4090124A (en) * | 1972-09-09 | 1978-05-16 | U.S. Philips Corporation | Circuit arrangement for switching a tuning voltage with low switch offset voltages and temperature compensation |
SU1429099A1 (en) * | 1986-06-27 | 1988-10-07 | Предприятие П/Я В-2655 | Gate-type d.c. voltage controller with current overload protection |
SU1629981A1 (en) * | 1989-03-15 | 1991-02-23 | Предприятие П/Я А-7160 | Electronic switch |
RU2258302C2 (en) * | 2003-07-22 | 2005-08-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Voltage commutator with protection from current overload |
US8988146B1 (en) * | 2013-06-07 | 2015-03-24 | Ion E. Opris | Voltage amplifier for capacitive sensing devices using very high impedance |
-
2016
- 2016-01-12 RU RU2016100785A patent/RU2628129C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4090124A (en) * | 1972-09-09 | 1978-05-16 | U.S. Philips Corporation | Circuit arrangement for switching a tuning voltage with low switch offset voltages and temperature compensation |
SU1429099A1 (en) * | 1986-06-27 | 1988-10-07 | Предприятие П/Я В-2655 | Gate-type d.c. voltage controller with current overload protection |
SU1629981A1 (en) * | 1989-03-15 | 1991-02-23 | Предприятие П/Я А-7160 | Electronic switch |
RU2258302C2 (en) * | 2003-07-22 | 2005-08-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Voltage commutator with protection from current overload |
US8988146B1 (en) * | 2013-06-07 | 2015-03-24 | Ion E. Opris | Voltage amplifier for capacitive sensing devices using very high impedance |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022154694A1 (en) | 2021-01-12 | 2022-07-21 | Сергей Сергеевич ЛАГУТИН | Method for switching the windings of an electric machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016100785A (en) | 2017-07-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3539865A (en) | Crowbar protection device | |
JPH04252611A (en) | Static switch | |
US6118641A (en) | Overcurrent protection device | |
Miao et al. | A self-powered bidirectional DC solid state circuit breaker using two normally-on SiC JFETs | |
RU2628129C2 (en) | Controlled key electronic switch | |
RU2360358C1 (en) | Electronic relay with transformer isolation and protection from current overload | |
US11281246B2 (en) | Circuit for detecting circuit defects and for preventing overvoltages in controllers | |
RU2622893C1 (en) | Electronic fuse | |
US20170310121A1 (en) | Protection and management of a power supply output shorted to ground | |
RU2599190C2 (en) | Voltage switch with overcurrent protection | |
RU2690838C1 (en) | Protective device | |
RU79359U1 (en) | ELECTRONIC RELAY WITH TRANSFORMER DISCHARGE AND PROTECTED FROM CURRENT OVERLOAD | |
RU2380828C1 (en) | Electronic relay with transformer isolation and overcurrent and overheating protection of electronic key | |
RU2398335C1 (en) | Electronic safety device | |
RU171059U1 (en) | Residual Current Device | |
US3407314A (en) | Transient protection | |
SU741252A2 (en) | Dc voltage stabilizer | |
WO2019102247A1 (en) | Protection circuit for a shunt resistor and instrumentation device | |
CN217115611U (en) | Overvoltage protection circuit and electrical equipment | |
RU2478238C1 (en) | Voltage relay | |
RU2432656C1 (en) | Electronic fuse with self-recovery | |
CN108663635B (en) | Power hot plug detection device | |
SU450149A1 (en) | DC Compensation Voltage Regulator | |
SU520631A1 (en) | Device for forcing the active inductive load | |
RU2121190C1 (en) | For control of electromagnetic relay |