SE460820B

SE460820B - Belastningsdrivkrets med belastningsstroemavkaenning

Info

Publication number: SE460820B
Application number: SE8304116A
Authority: SE
Inventors: W D Hill; D W Hollenbeck; K M Schor
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1982-07-27
Filing date: 1983-07-22
Publication date: 1989-11-20
Also published as: DE3325361C2; ES8502271A1; JPS5963824A; DE3325361A1; IT1170172B; IT8322192A0; KR840005628A; ES524451A0; JPH0478052B2; SE8304116D0; US4485342A; IT8322192A1; SE8304116L

Description

\.;'2 460 820 krets medför att reläkontakterna bryts ned, varigenom kretsens tillförlitlighet försämras. Dessutom är test- procedurerna sådana, att ett relä måste avlägsnas från 'dess normala krets för att undvika effekter på belastningen.

Den försämring som orsakas genom självtestning är vanligen oacceptabel i ett sammanhang där man kräver hög tillförlit- lighet. _ _ \Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes en krets- anordning som innefattar en belastningsdrivanordning av halvledartyp för att styra växelströmsbelastningar och vilken kan inkopplas i serie med en lindad reaktans med mättningsbar kärna för avkänning av närvaron av eller från- varon av en belastningsström. Belastningsströmmen och be- lastningsströmövervakaren styrs båda med hjälp av logiska signaler med relativt låg nivå. Utgångskretsar ger en hög isolationsnivå mellan den logiska styrkretsen med låg nivå och strömdrivkretsen med hög nivå. Belastningsdrivkretsen kan testas med utnyttjande av en testteknik enligt vilken signaler med kort varaktighet tillföres utan att försämra belastningsdrivkretsen och strömmen kan avkännas med för- sumbar påverkan på belastningskretsen.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, vilken visar ett kretsschema över en belastningsdrivkrets och strömövervakare enligt uppfinningen.

Med referens till fig. 1 innefattar den belastnings- drivande och strömavkännande kretsen enligt uppfinningen ett par s.k. HEXFETS 12, 14 med sammankopplade grindelek- troder-16 och 18, sammankopplade källelektroder 20, 22 och “ kollektorelektroder 24, 26 kopplade över en belastning 28, vilken ligger i serie med en effektkälla 30 via relativt g långa signalbanor 32, 34. Signalbanorna 32, 34 kan ha I formen av skruvade trådpar, typiskt med en längd av stor- A leksordningen 800 m. Belastningen 28 är typiskt en fältlind- ning hos en elektromekanisk solenoid. Effektkällan 30 ut- göres typiskt av en växelströmskälla, fastän även en lik- strömskälla kan utnyttjas. över kollektorelektroderna 24, 2460 820 3. 26 är ett diodklippande nät 36 inkopplat. Det klippande nätet 36 tjänar till att undertrycka icke önskade tran- sienter, som kan uppkomma i signalbanorna 32, 34, men det är ej erforderligt vid normal och avsedd funktion hos kretsen. Nämnda HEXFETS 12, 14 utgöres av fälteffekt- anordningar med tre anslutningar, vilka kan leda såväl « växelströmssignaler som likströmssignaler från effekt- transistorer i kretsen enligt uppfinningen. Det föredrages att man utnyttjar fälteffekttransistorer av N-kanaltyp av typen IRF350, som tillverkas av International Rectifier of* Los Angeles, Kalifornien. Källelektrodanslutningar 20, 22 är anslutna till en gemensam punkt 38 och kollektorelek- troderna 24, 26 är kopplade i serie med belastningen 28 och en växelströmskälla 30, såsom en effektkälla på 120 V och 60 Hz i serie med belastningen 28.

Anordningarna 12, 14 av HEXFET-typ väljs pá grund av dessas förmåga att leda hög ström och mycket låga tillkopp- lingsresistans, typiskt av storleksordningen 0,3 ohm vardera vid framförspänning.

Belastningsdrivkretsen drivs via en transformator 40 från en oscillatorkrets innefattande en fälteffekttransistor, FET, 42, vilken är inkopplad över transformatorns 40 primär- lindningar 44. Oscillatorkretsen arbetar vid en frekvens på ca: 100 kHz från en oscillatoringång 43 till en OCH-grind 45 som driver nämnda FET 42. En sekundärlindning 46 är kopp- led genom en likriktardiod 48 som arbetar isen halvvâgslik- riktarkrets. Den likriktade halvvågslikspänningen filtreras av en kondensator S0 över sekundärlindningen 46 och parallellt med ett belastningsmotstånd 54 över vilket en likspänning er- hâlles då oscillatorkretsen arbetar. Källelektrodernas gemen- samma punkt 38 är kopplad till en anslutning hos filterkon- densatorn 50. Källelektroderna 20, 22 krävs endast i driv- kretsen, eftersom grindelektroderna 16, 18 drivs via sin egen isolerade och likriktade likspänning under styrning av en oscillator som driver primärlindningen 44 hos trans- formatorn 40. 460 820 _ 4 Oscillatoringângen 43 är grindkopplad till nämnda FET 42 endast vid närvaro av antingen en utvald ingångs- puls från en utvald ingång vid föreningspunkten 53 genom en ELLER-grind 47, vilken puls har en varaktighet på ca. 1 ms, eller en ingångspuls pá en ledning 51 från en icke- inverterande utgång.Q hos en monostabil vippa 49. Varaktig- Vheten hos en sådan signal är så lång som krävs av belast- ningen. En typisk varaktighet är approximativt 100 ms.

Den utvalda ingångsledningen vid förbindningspunk- ten 53 utnyttjas för att tillföra såväl ingångstestsignaler som ingångsfunktionssignaler. Ingångsfunktionssignalerna bringas passera genom ett RC-lågpassfilternät innefattande motstånd 55 och 57 och en kondensator 59. Signaler matas genom motståndet 57 till en inanslutning hos en Schmitt- trigger 61. Schmitt-triggern 61 är avsedd som skydd för ingångsjitter för att därvid förhindra felaktig triggning av vippan 49. En signal med en varaktighet på åtminstone 1 ms och vanligen av storleksordningen 5 ms, överföres genom Schmitt-triggern 61 till den monostabila vippan 49 _för uppladdning av en tidgivningskondensator 63 och akti- vera ELLER-grinden 47 via den logiska signalledningen 51 under en period motsvarande tidsfördröjningen som åstad- kommes av kondensatorn 63. På detta sätt kan den belast- ningsdrivande kretsen testas med en testpuls pä 1 ms med, aktivering av oscillatorn genom OCH-grinden 45 under ett kort test, exempelvis 1 ms, utan att man är tvungen att ladda vippan 49 för hela varaktigheten för belastningsdriv- funktionen. ' En egenskap hos denna krets är möjligheten att mäta ström ständigt och tillförlitligt utan att avbryta eller på annat sätt försämra den önskade funktionen. Enligt upp- finningen anordnas för detta ändamål en avkänningstrans- formator 52, vilken utgöres av en transformator med mätt- ningsbar kärna, för att detektera närvaron av grinddriv- potentialer eller utgångsbelastningsström. Mer speciellt utnyttjas en tejplindad kärna 63 i transformatorn 52, med ~4so a2o en första anslutning 56 hos en belastningsavkännande lind- ning 58 kopplad till kollektorelektroden 26 och en andra anslutning 60 genomkopplad i serie med belastningen 28.

En första omkopplare 64 eller permanentförbindning ut-» nyttjas för att leda strömmen genom belastningen. Alterna- tivt är ett motstånd 39 med hög impedans anslutet till grindelektroderna 16, 18 kopplat till en anslutning 68 hos' en andra transformatorlindning 70, vars andra anslutning 72 är kopplad till en strömkännare 78. Förbindningen kan ske via en andra omkopplare 76 utgörande en del av ett » omkopplararrangemang 66 sammankopplat med den första om- kopplaren 64. Transformatorn 52 kan således tjäna såväl _ I funktionen som en grindströmavkännare såsom en belastnings- strömavkännare. Alternativt kan den andra lindningen 70 vara permanent förbunden med strömavkännaren 78. I en alternativ utföringsform kan separata transformatorer och upptagningsorgan utnyttjas för grindström- och belastnings- strömavkänning, varvid den gangade omkopplaren 66 kan elimi- neras och båda avkänningsfunktionerna utföras samtidigt.

Strömtillståndet genom avkänningstransformatorn 52 övervakas medelst en testlindning 80. En förspänningslind- ning 82 förspänner avkänningstransformatorn 52 till en önskad strömnivå som närmar sig mättning. Förspänningen 8 väljs så att ökad ström till antingen den belastningsav- kännande lindningen 58 eller den grindavkännande lindningen 70 driver kärnan 63 till mättning, därigenom medgivande att hög ström flyter genom avkänningslindningen 80 närhelst en spänning pålägges denna.

Spänning till testlindningen 80 pålägges medelst en testpuls, vanligen med en varaktighet av storleksordningen 1 ms, genom en buffert 82 och ett strömbegränsande motstånd 84 kopplat till den första ingångsknutpunkten_hos en kompa-' rator 86. Den andra ingångsknutpunkten hos komparatorn 86 är kopplad till en nivåinställningspotentiometer 88. En första diod 90 över komparatorns ingång förhindrar test- ledningen från att bli negativ. En andra diod 92 i serie 'vmiß -' "Wﬂ-“wrn * --- -» ~«~>-- w» . n- rw--ww -ww W .fww- -, nw. w* wi-wwnqv r--yy«ßø' ~" ,. 'kg 460 820 a “ _ i med avkänningslindningen 80 ger en isolation mot icke önskade negativa pulser. I funktion pålägges en testpuls 'med en varaktighet på 1 ms genom bufferten 82 på avkännings- lindningen 80. Om kärnan 63 ej är mättad, därigenom indike- rande närvaron av ström genom belastningen, presenterar avkänningslindningen 80 en hög impedans och därigenom en , hög logisk spänningssignal för komparatorns 86 ingång.

Nivån avkännes medelst komparatorn 86 och överföres såsom en logisk utgångssignal genom ett systemutgångsmotstånd 94, vars spänningsnivå avkännes approximativt 800 mikrosekunder efter påläggandet av en ingångstestpuls. Om å andra sidan kärnan 63 är mättad, kommer avkänningslindningen att pre- sentera en låg impedans mot jord, vilket drar avkännings- insignalen till komparatorn 86 mot jord. Denna nivå av- kännes medelst komparatorn och presenteras såsom en logisk nivåsignal via utgångsmotståndet 94. Efter avkänning av systemets utsignal efter 800 mikrosekunder detekteras den skiljaktiga logiska nivån och igenkännes såsom en indika- A tion på närvaron av ström. Denna utgångsindikation motsvarar .en logisk etta vid tillämpning av positiv logik.

Uppfinningen har ovan beskrivits i samband med spe- ciella utföringsformer. Andra utföringsformer, som faller inom ramen för patentkraven, kommer emellertid att framstå som självklara för fackmannen inom området.

Claims

7 p 4601820 RATENTKRAV

1. kretsanordning.för drivning av en belastning (28) som svar på logiska styrsignaler, innefattande ett fälteffekt- transistororgan (12, 14), som är inkopplat i serie med en effektkälla (30) av växelströmstyp och belastningen (28) samt kopplas till av logiska ingångssignaler,_varvid nämnda _ fälteffekttransistororgan innefattar en.första fälteffekt- transistor (12) och en andra fälteffekttransistor (14), vilka är sammankopplade vid grindelektroderna (16, 18) och käll- elektroderna (20, 22), varvid den ena kollektorelektroden (24) är kopplad till en ände av nämnda seriekoppling av växel- strömskällan (30) och belastningen (28) och den andra kollek- torelektroden (26) är kopplad till den andra änden av nämnda seriekoppling, så att.en omkopplingskrets för växelström bildas av nämnda fälteffekttransistororgan (12, 14), vilken för omkoppling är känslig för förändringar i spänningspoten- tialen mellan källelektroderna och grindelektroderna, k ä n- n e t e c k n a d a v ett avkänningsorgan (52) för över- vakning av funktionen hos fälteffekttransistororganet (12, 14), vilket avkänningsorgan innefattar en första strömav- kännande lindning (58) hos en reaktor (52) med en enkelt mättningsbar kärna (63), och att nämnda första lindning är - kopplad i serie med nämnda växelströmskälla (30), nämnda belastning (28) och nämnda fälteffekttransistororgan (12, 14).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda avkänningsorgan (52) innefattar en andra ström- avkännande lindning (70) hos en reaktor (52) med en enkelt mättningsbar kärna (63) och att nämnda lindning är kopplad mellan nämnda två grindelektroder (16, 18) och nämnda tvâ p källelektroder (20, 22) samt inrâttad.att avkänna den ström ' som ger upphov till en spänning mellan nämnda grindelektro- der och nämnda källelektroder. 4

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n.e t e c k - n a d av att nämnda avkänningsorgan (52) innefattar en ström- detekterande krets inrättad att detektera mättning av nämnda 460 820 reaktor (52), vilken detekteringskrets innefattar en tredje strömavkännande lindning (80) på nämnda kärna (63), en kom- parator (86) och organ (82, 84) för pâläggande av en test- ström på nämnda tredje lindning (80), vilken tredje lindning uppvisar en hög impedans i frånvaro av kärnmättning och en låg impedans vid kärnmättning.

4. Anordning enligt något av krav 1-3, krä n n e t e c k - n a d a v att den innefattar kretsorgan mellan grind- och källelektroderna (16, 18; 20, 22) för alstring av de logiska ingângssignalerna, en styrkrets (47, 49) kopplad till en oscillator för grindstyrning av en oscillatorsignal (43) och en likriktare (48) kopplad till nämnda styrkrets för likriktning av oscillatorsignalen, varvid nämnda likriktare som svar på grindsignaler åstadkommer en likströmssignal mellan nämnda första och andra grindelektroder (16, 18) och nämnda första den andra kallalakrrödar (zo, 22).-

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n_e t e c k n a d a v att nämnda kretsorgan mellan grind- och källelektroderna innefattar tidorgan (63) mottagliga för en ingångspuls med en minsta varaktighet för att bibehållla nämnda grindorgan (45) tillkopplade under en i förväg vald tidsperiod.

6. . .Anordning enligt krav S, k ä n n e t e.c k n a d a v att den innefattar organ (82, 84) för att tillföra en test- puls till nämnda kretsorgan mellan grind- och källelektro- derna (16, 18; 20, 22) och organ (47, 61) för att isolera testpulserna som pålägges nämnda testpulstillförande organ från nämnda ridörgan (sa) för at: förhindra att naxnnda :id- organ låser nämnda kretsorgan.