SU1629981A1

SU1629981A1 - Электронный коммутатор

Info

Publication number: SU1629981A1
Application number: SU894663636A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Маяцкий
Original assignee: Предприятие П/Я А-7160
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1991-02-23

Abstract

Изобретение относитс к импульсной технике и может найти применение в специальных схемах электронной коммутации дл защиты коммутируемой цепи от перегрузок. Целью изобретени вл етс повышение надежности, и расширение функциональных возможностей устройства за счет ограничени величины тока, протекающего через на

Description

Изобретение относитс к импульсной технике и может найти применение в специальных схемах электронной коммутации дл защиты коммутируемой цепи от перегрузок, в частности в электронных коммутаторах с нагрузкой, измен ющей сопротивление во времени.

Цель изобретени - повышение, надежности и расширение функциональных возможностей устройства за счет ограничени величины тока, протекающего через нагрузку, автоматического регулировани величины выходного напр жени импульсного стабилизатора напр жени дл поддержани заданной величины тока, протекающего через нагрузку , ограничени минимальной величины выходного напр жени импульсного стабилизатора напр жени .

На фиг. 1 приведена принципиальна схема электронного коммутатора; на фиг. 2 - циклограмма работы электронного коммутатора с нагрузкой (спираль накаливани ). i

Электронный коммутатор содержит импульсный стабилизатор 1 напр жени , который состоит из делител 2 напр жени , компаратора 3, транзистора 4 и фильтра 5, блок 6 сравнени , который состоит из делител 7 напр жени , компаратора 8, логического элемента И-ИЛИ-НЕ 9, расшир емого по ИЛИ, блок 10 защиты, который состоит из реостата 11, оптоэлектронного переключател инвертора 12, генератора 13 тактовых импульсов, одновибратора 14, одновиб5

0

5

0

5

0

5

ратора 15 с перезапуском, блок 16 стабилизации тока, который состоит из реостата 17 и оптоэлектронного ключа 18 с усилителем, датчик 19 тока, транзисторний ключ .0, нагрузку . 1. i

Вход компаратора 3 соединен с делителем 2 напр жени , блокирующий вход компаратора 3 соединен с выходом логического элемента 9, а выход компаратора 3 соединен с базой транзистора 4. Эмиттер транзистора 4 соединен, с источником +U,,, а коллектор - с входом фильтра 5, выход которого соединен с делителем 2 напр жени , делителем 7 напр жени , с входом датчика 19 тока, с входами оптоэлектронного переключател -инвертора 12 и оптоэлектронного ключа 18 с усилителем. Вход компаратора 8 соединен с делителем 7 напр жени , а выход - с блокирующим входом логического элемента 9. Первый вход логического элемента 9 соединен с выходом оптоэлектронного ключа 18 с усилителем. Второй вход логического элемента 9 соединен с инверсным выходом одновибратора 15 с перезапуском. Выход датчика 19 тока соединен через реостат 11 с вторым входом оптоэлект- ронногэ переключател -инвертора 12, через реостат 17 - с .вторым входом оптоэлектронного ключа 18 с усилителем , с входом транзисторного ключа 20. Выход оптоэлектронного первключател - инвертора 12 соединен с входом одно- вибратора 15 с перезапуском, инверсный вход которого соединен с инверсным выходом одновибратора 14. Выход генератора 13 тактовых импульсов соединен с инверсным входом одновибратора 14s на пр мой вход которого подаетс внешний управл ющий сигнал IL. Управп ющий вход транзисторного ключа 20 соединен с пр мым выходом одно- вибратора 15с перезапуском, а выход - с нагрузкой 21. На тину +Un подаетс напр жение питани микросхем электронного коммутатора.

Коммутатор работает следующим образом .

При подключении питани +Un на микросхемы устройства и источника тока +UK электронный коммутатор готов к работе. На циклограмме (фиг..) работы коммутатора с нагрузкой (спираль накаливани ) Uu - изменение во времени состо ни управл ющего сигнала Un, - тактовые импульсы, и„5 изменение во времени состо ни инверсного выхода одновибратора 15 с перезапуском , Ufa - изменение во времени состо ни выхода оптоэлектронного ключа 18 с усилителем, Ug - изменение во времени состо ни выхода компаратора 8, . - изменение во време10

установлен сигнал высокого уровн с инверсного выхода одновибратора 15 с перезапуском. В результате этого компаратор 3 закрывает транзистор 4. Та-| ким образом реализуетс режим автогенерации , когда в зависимости от величин Upy и ик, величины тока, разр жающего накопительный конденсатор фильтра 5, автоматически мен етс как период автоколебаний, так и врем открытого состо ни транзистора 4.

После подачи сигнала Им высокого уровн на пр мой вход одновибратора

5 14 (момент времени t) по первому срезу сигнала с выхода генератора 13 тактовых импульсов одновибратор 14 запускает одновнбратор 15 с перезапуском , пр мой выход которого открывает

20 транзисторный ключ 20, а инверсный выход устанавливает сигнал низкого уровн на входе логического элемента 9. Одновибратор 14 формирует импульсы длительностью 1i)c, а одновиб25 ратор 15 с перезапуском формирует импульсы длительностью 2 МО с, превышающей период следовани тактовых импульсов . Таким образом, длительность выходного импульса одновибни напр жени эмиттер - база транзис- зо .ч 15 с перезапуском равна проме

0 транзисторный ключ 20, а инверсный выход устанавливает сигнал низкого уровн на входе логического элемента 9. Одновибратор 14 формирует импульсы длительностью 1i)c, а одновиб5 ратор 15 с перезапуском формирует импульсы длительностью 2 МО с, превышающей период следовани тактовых импульсов . Таким образом, длительность выходного импульса одновиб

тора 4, - изменение во времени величины напр жени на выходе импульсного стабилизатора 1 напр жени , Ig,ст - изменение во времени величины тока, протекающего через нагрузку 21.

До подачи управл ющего сигнала Uu (интервал времени 0-tp блок 6 сравнени поддерживает на выходе импульсного стабилизатора 1 напр жени минимальное напр жение стабилизации Uyvinn величина которо о устанавливаетс делителем 7 напр жени . В этом случае при уменьшении напр жени на выходе импульсного стабилизатора 1 напр жени ниже U ст компаратор 8 устанавливает сигнал высокого уровн на выходе логического элемента 9. В результате этого компаратор 3 открывает транзистор 4, так как делитель 2 напр жени установлен на величину максимально-го напр жени стабилизации иет. МДКС (ист..Л1ц|)

При достижении напр жени UCT н

на выходе импульсного стабилизатора 1 напр жени компаратор 8 переключаетс и устанавливает сигнал, низкого уровн на выходе логического элемента 9, так как на его втором входе

5

жутку времени между первым и последним запускающим импульсом одновибратора 14 с добавкой .. 10 с. В результате этого с блокирующего входа компаратора 3 снимаетс запрещающий сигнал низкого уровн .

Компаратор 3 открывает транзистор 4, который открыт до момента времени t достижени величины тока, протекаюQ щгго через нагрузку 21, равной величине тока стабилизации- тст устанавливаемой реостатом 17. к этот момент на выходе опто:шектронного ключа 18 с усилителем сигнал мен етс с низкого

5 уровн на высокий уровень. В результате этого логический элемент 9 подает запрещающий сигнал низкого уровн на блокирующий вход компаратора 3, который закрывает транзистор 4.

0 После этого ток через нагрузку 21 начинает уменьшатьс и при его величине , несколько меньшей ICT, оптоэлект- ронный ключ 18 с усилителем переключаетс . С входа логического элемента 9

5 убираетс сигнал высокого уровн , что приводит к изменению сигнала на выходе логического элемента 9 с низкого уровн на высокий уровень. В результате этого компаратор 3 снова откры

вает транзистор 4. Таким образом , устройство работает в режиме автогенерации , когда в зависимости от.величины +иЈ, величины напр жени на выходе импульсного стабилизатора 1 напр жени , величины тока, протекающего чере нагрузку 21, и параметров фильтра 5 автоматически мен етс период автоколебаний и врем открытого состо ни транзистора 4.

Так как в результате омического нагрева сопротивление нагрузки 21 постепенно возрастает, то при посто нном токе, протекающем через нагрузку 21, возрастает величина выходного напр жени импульсного стабилизатора 1 напр жени .

В момент времени t наступает установившийс режим, при котором величина напр жени на выходе импульсного стабилизатора 1 напр же- рни ,, величина сопротивлени нагрузки , 21 и величина тока, протекающего через нагрузку 21, не измен ютс .

Дл рассмотрени принципа работы электронного коммутатора в режиме перегрузки допустим, что в момент времени t сопротивление нагрузки 21 мгновенно уменьшилось до величины, не превышающей UcTiA1MM /1, где 1П - предельно допустима величина тока, протекающего через нагрузку 21, котора устанавливаетс реостатом 11. В этом случае величина UOT MWW определ ет ту минимальную величину сопротивлени нагрузки 21, которую может иметь исправна спираль накаливани . При достижении величины тока через нагрузку 21, равной 1П, опто- элёктронный переключатель-инвертор 1 переключаетс и прерывает сформированный одповибратором 15 с перезапуском импульс. В результате этого тран- зисторный ключ 20 закрываетс . Логический элемент 9 устанавливает запрещающий сигнал низкого уровн на блокирующем входе компаратора 3, который закрывает транзистор 4. Напр жение на выходе импульсного стабилизатора 1 напр жени снижаетс и удерживаетс блоком 6 сравнени на .уровне UCT WM(. По первому следующему срезу сигнала с выхода генератора 13 тактовых импульсов одновибратор 14 снова запускает одновибратор 15 с перезапуском, который открывает транзисторный ключ 20 и убирает сигнал высокого уровн с

10

15

0

5

.,.

30

35

0

5

входа логического элемента 9. В результате этого логический элемент 9 убирает запрещающий сигнал низкого уровн с блокирующего входа компаратора 3, который открывает транзистор 4.

При достижении тока через нагрузку 21 величины ItT оптоэлектронный ключ 18 с усилителем переключаетс и убирает сигнал низкого уровн с входа логического элемента 9. При достижении тока через нагрузку 21 величины 1р оптоэлектронный переключатель- инвертор 12 переключаетс и прерывает сформированный одновибратором 15 с перезапуском импульс. В результате . этого закрываетс транзисторный ключ 20 и с входа логического элемента 9 убираетс сигнал низкого уровн . Ток через нагрузку 21 прерываетс , а величину напр жени UCT „„на выходе импульсного стабилизатора 1 под- . держивает компаратор 8. Длительность импульса тока через нагрузку 21 в этом случае определ етс быстродействием элементов устройства и длительностью формируемого одновибратором 14 импульса и равна .

Этот процесс повтор етс с частотой следовани тактовых импульсов. Отношение периода следовани тактовых импульсов, равного л-10 с, и длительности импульса тока через нагрузку 21 в этом случае равно л-10 . Таким образом, величина эффективного тока через нагрузку 21 равна Ifj W ,

При сн тии перегрузки устройство автоматически переходит в режим стабилизации тока через нагрузку 21.

В. случае, если величина сопротивлени нагрузки 21 не меньше UC1-, ддаке/ /Icr, импульсный стабилизатор 1 напр жени стабилизирует на выходе на- пр жение UCT. MQKO которое определ етс делителем 2 напр жени .

Предлагаемый коммутатор обеспечивает при режиме перегрузки уменьше- ние величины эффективного тока в 50 раз и уменьшение величины пикового тока в л 5 раз.

Claims

1. Электронный коммутатор, содержащий блок защиты, пр мой выход которого соединен с управл ющим входом транзисторного ключа, датчик тока, выход которого соединен с входом транзисторного ключа и первым входом блока защи916

ты, вход датчика тока и второй вход блока защиты соединены между собой и подключены к источнику тока, отличающийс тем, что, с целью повышени надежности, введены импульсный стабилизатор напр жени , блок сравнени , блок стабилизации тока, при этом вход импульсного стабилизатора напр жени подключен к коммутируемому источнику тока, блокирующий его вход соединен с выходом блока сравнени , выход импульсного стабилизатора напр жени соединен с первым входом блока сравнени , пер- вам входом блока стабилизации тока, вторым входом блока защиты, второй вход блока сравнени соединен с выходом блока стабилизации тока, третий вход блока сравнени соединен с ин- версным выходом блока защиты, а второ вход блока стабилизации тока соединен с выходом датчика тока.

2. Коммутатор по п. 1, о т л и- чающийс тем, что блок сравнени выполнен в виде компаратора, делител напр жени , один из выводов которого вл етс первым входом бло10

ка сравнени , логического элемента И-ИЛИ-НЕ, расшир емого по ИЛИ, при этом вход компаратора соединен с делителем напр жени , а выход соединен с блокирующим входом логического элемента И-ИЛЙ-НЕ, расшир емого по 1ШИ, входы и выход которого вл ютс соответственно вторым, третьим входом и выходом блока сравнени .

3. Коммутатор по п. отличающийс тем, что блок защиты содержит реостат, оптоэлектронный переключатель-инвертор, генератор тактовых импульсов, одновибратор и одновибратор с перезапуском, при этом один из выводов реостата вл етс первым входом блока защиты, а другой соединен с входом оптоэлектронного переключател -инвертора, выход которого соединен с прерывающим входом од новибратора с перезапуском, выход генератора тактовых импульсов соединен с инверсным входом одновибратора, инверсный выход которого соединен с инверсным входом одновибратора с перезапуском , пр мой и инверсный выходы которого вл ютс выходами блока защиты .

Фиг. 2.