Ключ переменного тока

(19 (111СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН К 17 56 У ГОСУДа СТВЕННЦй КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР(фТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Иосифов И.А,и др. Устройст-во управления тиристорным.переключателем переменного тока. - "Рйдио,телевизия, электроникаф, Болгария,1982, Р 1, с. 18-19.2. Авторское свидетельство СССРР 549891, кл. Н 03 К 17/56, 1977 прототий).54) 57) К 1 ПОЧ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий симистор, силовые .выводы которого соединены через нагрузочный резистор и блок токовой защиты соответственно сшинами источника переменного напряжения, первый вход ди- . одного моста соединен с первым силовым выводом симистора, второй вход диодного моста соединен через резистор с управляющим входом симистора; а к выходной диагонали диодного мос-. :та подключены выводы фототиристора. фототиристорного оптрона, анод светодиода которого подключен к шине источника питания, о т л и ч.а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и надежности, введены дополнительный диодный мост, два логических элемента НЕ с оптронной развязкой по входу, эле-. ментй 3 И-НЕ, НЕ, 2 И-НЕ; два элемента2 ИИЛИ-НЕ, полевой транзистор, конденсатор, два стабилитрона и два дополнительных резистора, приче( два элемент с Меме и- тельного диодного.моста подключены к шинам источника переменного напряжения, а к выходной диагонали под. ключены две параллельные цепи из . последовательно соединенных дополнительного резистора и стабилитрона, катоды которых подключены к плюсово. му полюсу диагонали и через светодиод первого логического элемента НЕ с оптронной развязкой по входу - , со стоком полевого транзистора, исток которого соединен с анодом первого стабилитрона, эашунтированного конденсатором, а затвор - с анодом, второго стабилитрона, выход щС первого логического элемента НЕ с.оптранной развязкой по входу подклю- чен к первому выводу 5 -входа Ю-триггера и через элемент НЕ - к первому входу элемента 3 И-НЕ и пер-. вому выводу . Я -входа . ЙЗ-тригге-. Я ра, прямой выход которого соединен с вторым входам элемента, ЗИ-НЕ, третий,вход которого подключен к шине управления, которая соединена с вторым выводом 5 -входа Я 5 в ,триггера, первым входом элемента 2 И-НЕ, второйвход которого соединен с вы.ходом второго логического элемента ЙЕ с оптронной развязкой павходу, светодиод которого соединен с выходом блока токовой защиты, выход элемента 2 И-НЕ соединен.с вторым выводом й -входа ЯЬ-триггера, а . выход элемента ЗИ-НЕ соединен через третий дополнительный резистор скатодом фототиристорного ойтрона. Р 5 -триггера, входы дополнИзобретение относится к коммутационной аппаратуре и может применяться в системах промышленной автоматики для беспомеховой коммутациимощных исполнительных элементов выходных сигналов логических интегральных микросхем серии 1 ТА.Известен ключ переменного тока,содержащий формирователь импульсов,управляющий включением тиристора вмомент, когда мгновенное значение Опеременной ЭДС на его аноде близко кнулю ЩОднако данный кпйч .отличаетсясложностью, энергоемкостью для гальванической развязки требуется электромеханическое реле), а также неимеет защиты от перегрузок по току.Наиболее близким к предлагаемомуявляется ключ, содержащий симистор,силовые выводы которого соединены через нагрузочный резистор и блок токовой защиты с шинами источника пере-. менного напряжения, первый вход диодного моста соединен с первым силовым выводом симистора и первым выводом нагрузочного резистора, второй вход диодного моста соединен через резистор с управляющим входом симнстора, а к выходной диагонали диодного моста подключены выводы фототиристора фотовиристорного оптрона, анод светодиода которого подключен к шинеисточника питания 123 .Недостатками известного устройства являются вероятность электромагнитных помех при включении, отсутст вне автоматической разблокировки то ковой .защиты после снятия перегрузки Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и надежности. 40Поставленная цель достигается .тем, что в ключ переменного тока, содержащий симистор, силовые выводы которого соединены через нагруэочный резистор и блок токовой защиты сост ветственно с шинами источника переменного напряжения, первый вход ди. одного моста соединен с первым силовым выводом симистора, второй вход диодного моста соединен через резистор с управляющим входом симистора, а к выходной диагонали диодного моста подключены выводы фототирис,тора фототиристорного оптрона, анод светодиода которого подключен к шине источника питания, введены .дополнительный диодный мост, два логических эЛемента НБ с оптронной развязкой по входу, элементы ЗИ-НЕ, НЕ, 2 И-НЕ два элемента 2 ИИЛИ-НЕ, палерой транзистор,конденсатордваУ60 стабилитрона и два дополнительных резистора, причем два элемента 2 И.2 ИЛИ-НЕ еоединены по схеме Й 5 =.триг. гера, входы дополнительного диодно-. го моста подключены к шинам источни 65 ка переменного напряжения, а к выходной диагонали подключены две параллельные цепи из последовательносоединенных дополнительного резистора и стабилитрона, катоды которыхподключены к плюсовому полюсу диагонали и через светодиод первого логического элемента НЕ с оптроннойразвязкой по входу - со стоком полевого транзистора, исток которого соединен с анодом первоГо стабилитрона,.зашунтированного конденсатором, азатвор - с анодом второго стабилитрона, выход первого логического элемента НЕ с оптронной развязкой повходу подключен к первому выводу5-входа Й 5 -триггера и через элементНЕ к первому входу элемента ЗИ-НЕ ипервому выводу Й -входа ЙЬ -триггера прямой выходкоторого.соединенс вторым входом элемента 3 И-НЕ, третий вход которого подключен к шинеуправления, которая соединена свторым выводом Б -входа ЙЬ-триггера, первым входом элемента 2 И-НЕ,второй вход которого соединен с выходом второго логического элемента НЕс оптронной развязкой по входу,светодиод которого соединен с выходом.блока токовой защиты, выход элемента 2 И-НЕ соединен с вторым выводом Й -входа ЙЬ-триггера, а выходэлемента 3 И-НЕ соединен через третийдополнительный резистор с катодом фототиристорного оптрона.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит симистор 1,фототиристорный оптрон 2, диодныймост 3, резистор 4, нагрузочный резистор 5, блок 6 токовой защиты, фототиристор 7 фототиристорного оптрона, светодиод 8 фототиристорного оптрона, светодиод 9 второго оптрона,дополнительный диодный мост.10, резисторы 11-13, стабилитроны 14 и 15,конденсатор 16, полевой транзистор17, светодиод 18 первого оптрона,оптронные логические элементы НЕ 19и 20, логические элементы НЕ 21,И-НЕ 22, 2 ИИЛИ-НЕ 23 и 24,ЗИ-НЕ 25, шину 26 управления.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии сигнал навключение нагрузки в цепь электропитания на шину 26 управления не подается, т.е. логический сигнал насоответствующем входе логическогоэлемента 25 ЗИ-НЕ равно 10", тогдана его выходе независимо от уровнейсигналов,на двух других входах будетф 11, что соответствует выключенномусостоянию светодиода 8, а значит ифототиристора 7 4 ототиристорного оптрона 2, поэтому ток в цепи управляющего электрода симистора 1 непротекает и он закрыт.55 65 То же самое происходит, когдаОь 1 п 2 Ч)Ос+ Од.ио"где Ом - амплитуда,- частота переменной ЭДС,Ос - напряжение на конденсато.ре 16, 5Оио- напряжение затвор-истокполевого транэистора 17,обеспечивающее величину тока от конденсатора 16 через канал транзистора и светодиод 18 оптронного логического элемента НЕ 19, при которойвыход его переключится из "1 ф в фО",и поскольку О, ь 1 п 2%у 1 , выпрямленное дисщным мостом 10, подается назатвор полевого транзистора, а на 15его истоке напряжение равно Ос, тонапряжение затвор-исток транзисторабудет больше О,ц.о" и на выходе элемента НЕ 19 установится "1 ф. Подключенная "1" через элемент НЕ 21на соответствующий вход элементаЗИ-НЕ установит на его выходе ф 1"независимо от уровней на двух других входах.Так как блок б токовой защиты, управляющий через светодиод 9 состоянием элемента НЕ 20, .функционируетпосле включения симистора, то первоначально выходной сигнал элементаНЕ 20 соответствует току в цепинагрузки ниже порогового - П 1", и приЗОвключении симистора блок б токовойзащиты можно не учитывать,Необходимым и достаточным условием для открытия симистора являетсяустановка на выходе элемента 314-НЕ 35уровня "0". факторами, влияющими напереключение элемента ЗИ-НЕ на данном промежутке времени 7 являютоя момент принятий сигналом на шине 26значения "1" и момент, когда, 40Мгук юп 2%) ) Ос+Од,и,о"Рассмотрим комбинации этих факторов во времени, предварительно разбив полуволну Ц зп 2 Ф 1 на триучастка: начальный, где О, ьп 2%1 45возрастает от 0 до 0+ Од,и.о,. средний, где Цьи 2 Л 1 Оо+Що," конечный,где И 4 п зп 25 О убывает от 0 с ф Одо"до О. Если, сигнал (26) примет зйаче-ние "1" на начальном участк 6, то. надвух входах элемента ЗИ-НЕ будут"1", а на третьем входе, к которомуподключен прямой выход йб -триггера,будет "0", так как в предшествующиймомент на объединенных конъюнкцией-входах триггера были "1.", в итогена выходе ЗИ-НЕ останется "1 ф исимистор не включится. Когда1 Цпяи 2 ГО станет больше О О,о о"на объединенных конъюнкцией б -входах триггера установятся "1", на . 60третьем входе ЗИ-НЕ, к которомуподключен прямой выход. РЯ -триггера,установится "1".Поскольку ф 1" навыходе элемента НЕ 19, поданнаячерез элемент НЕ 20 на соответствуощий вход ЗИ-НЕ, установит его выход в ф 1", симистор откроется лишь,тогда когда (Оьп 26) станет меньшеОсф Ор.и о", так как поданный наодин из й -входов Триггера черезэлемент 2 И-НЕ сигнал (26).блокируетпереключение прямого выхода Й 5 -триггера в ПОф, и на всех трех входахэлемента ЗИ-НЕ будут ф 1", а выход установится в "Оф,Аналогичная ситуация повторится,если сигнал (26),примет значение"1" на среднем участке за исключением случая, когда с момента принятияим этого значения до момента, где,убывая,(Ц,ьп 2 д 1) сравняется сф )о времени будет недостаточно для переключения й 5-триггераиз фОф в ф 1". Тогда в этой полуволненапряженияОЫп 2 Я 1 включения симистора не произойдет и симистор.откроется на следующей полуволне ЦпжМ,где при убывании выполнится неравенство Ц, яп 2%О ( 0 У,ио") . Этотслучай в полной мере совПадает с ситуацией, когда сигнал 26) принимаетзначение "1 ф на конечном участке по.луволны Цп зю 2 У, прямой выходтриггера не переключится из ф 0" в"1 ф и симистор также откроется лишьна следующей полуволне. Таким образисимистор включается в первый моьфут при строуб,опре" ф деленном убываюфм напряжении на аноде, равном.ЦС;+ф о , которое меж но варьировать, исходя из реальных условий, При перегрузке ток через светодиод 9 оптронного элемента НЕ 20 усаановит на выходе элемента НЕ 20 и на соответствующем входе элемента 2 И-НЕ уровень "Оф, что приведет к одновременному появлению на Р-входах йб-триггера "1", и прямой выход триггера переключится в фО", что соответствует случаю, когда сигнал 126) принимает значение "1" на: конечном участке полу- волны У,з 1 п 2%1 . Следовательно, симистор может включиться только на конечном участке следующей полуволны и такое включение буде повторятЬ ся на каждой полуволне до тех пор, пока не будет устранена причина перегрузки.Цепочка из резистора 12 и конденсатора 16, накапливая энергию в периоды, когдаЦи ьп 20 ф щпФзволяет отказаться от дополнительного источника питания, етабилитрон 15 фиксирует напряжение на аноде, нри котором происходит первоначальное включение симистора, стабилитрон 14 ограничивает предельное значение О,цо "полевого транз истора.Жестко заданные условия включения симистора позволяют подобрать оптимальные величины параметров фото)валева Техред А.Ач Корректор А.ферен ктор Тираж 86.6 сударственн изобретени ква, Ж-Э 5,Подписноого комитета СССРй и открытийРаушская наб., д.4/5 Заказ 11058/58 ВНИИПИ по дел 113035, ИоФилиал ППП "Патентф г ужгород, ул.Проектная, 4 тиристора 7 и резистора 4, а такжемаксимально приблизить время открывания симистора к моменту,.когдаЦ ь 271; достигает значения,гарантирующего переключение симистора иэ закрытого состояния в открытоепри подаче тока через управляющий электрод, снизив электромагнитные помехи от переключенийсимистора,Таким образом, использование предлагаемого ключа переменного тока позволяет обеспечить .защиту фототиристора от перегрузки, уменьшить электромагнитные помехи включения из-за вероятного попадания на ампли-. тудное значение переменной ЭДС, йозволяет автбматически возвратить ключ в рабочее состояние после снятия перегрузки.