Электронный ключ

ОП ИСА.НИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 875631Дата опубликования описания 23.10.81(54) ЭЛЕКТРОИНЫЯ КЛЮЧ,Изобретение относится к электротехнике и может. быть использовано для включения блоков электротехнической и электронной аппаратуры,Известен электронный ключ для коммутации нагрузки в сети переменного напряжения, содержащий силовой тиристор, блок формирования импульсов управления в момент прохождения синусоидального напря. жения питающей сети через нулевое зна. чение, блок управления н усилитель мощности для запуска силового тиристора 1.Недостатком известного электронного ключа является сложность электрической схемы управления и низкая помехоустойчивость, вызванная наличием релаксационных устройств;Известен также электронный ключ, содержащий силовой синистор, оптрон управ. лення, формирователь импульсов, усилитель мощности н выпрямнтельный диод для питания цепей управления через резистор от источника коммутируемого переменного напряжения 2.Недостатки этого электронного ключа - ограниченные функциональные возможности, вызванные коммутацией нагрузки только 2с определенным импедансом. При изменении импеданса нагрузки нужно изменять параметры элементов схемы.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности коммутации нагрузок с э любым импедансом и повышения надежностиработы.Поставленная цель достигается тем, чтов электронном ключе, содержащем силовой симистор, оптрон управления, формирователь импульсов, усилитель мощности и выпрямнтельный диод для питания цепей управления через первый резистор от йсточника коммутируемого переменного напряжения, формирователь импульсов выполнен на оптроне и фоторезнсторе, при этом выход выпрямнтельного диода катодом соединен через первый резистор с параллельно соединеннымн светодиодами фототиристоров усилителя мощности и формирователя им,"пульсов и через второй резистор и фотодиод оптрона формирователя импульсов, вклю ченными последовательно к точке соединения катода светодиода фототиристора усилителя мощности, анода светодиода фототиристора формирователя импульсов н первого резистора, с тремя параллельными цепями, первая из которых образована последовательно соединенными фототиристором формирователя импульсов, светодиодом оптрона формирователя импульсов и третьим резистором, вторая - последовательно соединенными фототиристором усилителя мощности, четвертым резистором и переходом управляющий электрод - катод силового симистора, а третья - последовательно соединенными фотодиодом оптрона управления 1 в и источником постоянного напряженкя.На фиг.представлена принципиальная электрическая схема электронного ключа; на фиг. 2 - эпюры напряжений и токов характерных точек схемы.Электрический ключ содержит силовой. 5 симистор 1, подключенный через нагрузку 2 к клеммам 3 и 4 ксточника переменного напряжения, Управление силовым симистором 1 осуществляется через оптрон управления 5 сигналом генератора импульсов 6, Выход оптрона управления 5 соединен через источник постоянного напряжения 7 с формирователем импульсов, состоящим из оптрона 8, фототиристора 9 и резисторов 1 О и 11. Для формирования синхронизирующих импульсов и питания оптрона 8 и фототирис- И 5 тора 9 через выпрямительный диод 12 и резистор 13 поступает с клемм 3 и 4 переменное напряжение. Для согласования по мощности выходного сигнала формирователя импульсов со входом силового симисто.ра 1 служит фототиристор 14, выход которого соединен через резистор 15 с управляющим электродом силового симистора 1.Устройство работает следующим образом, При подключении источника переменного .напряжения к клеммам 3 и 4 в цепи; вы- З 5 прямительный диод 12, резистор 13 и светодиод фототиристора 9 возбуждается пульсирующий ток положительной полярности, Для того, чтобы включение фототиристора могло происходить на участке синусоиды между точками а и 6 (фиг, 2), величина 40 резистора 13 выбирается из условия . Я.), где М - напряжение порога включения фототнристора 9. Однако, фототиристор 9 будет обесточен в схеме до момента включения оптрона 5, фотодиод которого питается от источника постоянного напряжения 7. Величина выходного напряжения этого источника выбирается из условия обеспечения тока удержания фототиристора 9 и для создания через фототиристор 14 тока управления симнстором 1, который должен, быть 50 больше тока удержания фототиристора 14.При отсутствии сигнала на входе генератора импульсов 6 схема выключена, поскольку закрыты фотодиоды оптронов 8 и 5, При подаче сигнала на светодиод оптрона 5 происходит включение его светодиода, Вклю 55 цен не фототиристора 9 может произойти только в положительный полупериод переменного напряжения на участке синусоиды между точками а и б (фиг. 2). В случае включения оптрона 5 в любой другой момент времени фототиристор 9 не включается кз-за наличия вего цепи светодиода,оптрона 8. При поступлении си гналаот светодиода фототиристора 9 происходит его включение и самоблокировка с помощью светодиода оптрона 8 и резистора 1, Ток самоблокировкк должен быть больше тока включения светодиода оптрона 8. Включившийся светодиод оптрона 8 обеспечивает включение его фотодиода, который замыкает цепь ксточника постоянного напряжения 7. Учитывая быстродействие оптоэлектронных элементов, это произойдет в непосредственной близости от точки включения светодиода фототиристора 9.ЬВеличина резистора 10 выбирается из условия задания тока включения через светодиод фототкристора 14 при достижении в положительный полупериод напряжения значения близкого нулю, например в точке в (фиг, 2). Иэ фиг. 2 видно, что ток 1 э через светодиод фототиристора 9 уменьшается после включения фотодиода оптрона 8 на величину, которая ответвляется в цепь источника постоянного напряжения, Нулевой уровень тока через светодиод фототиристора 9 будет при равенстве токов, протекаю. щих через резксторы 10 и 13 от источника постоянного напряжения 7 и источника на выпрямительном диоде 12, например в точке в, Положение этой точки на участке синусоиды между точками б и г зависит от величины резистора 13. При разбалансе токов фототиристоров 9 и 14 начнет протекать ток 1 через светодиод фототирис-тора 14, который достигнет значения тока включения 18, его светодиод в точке г. благодаря выбранной величине резистора 10 Светодиод фототиристора 14 включается и выдает сигнал на включение своего фототиристора 14, который замыкает цепь источника постоянкого напряжения 7 через резистор 5, вызывая включение силового симистораи самоблокировку фототирис-тора 4 током удержания. Величина резистора 15 выбирается иэ условия создания необходимого тока управления силовым симистором 1 который вто же время должен быть равен или больше тока удержания фототиристора 14.Выключение устройства происходит при отсутствии сигнала на выходе генератора импульсов 6, Силовой симистор 1 не выключается после снятия сигнала с управляющего электрода до тех пор, пока его анодный ток не упадет практически до нуля.Таким образом, устройство осуществляет коммутацию напряжения переменного тока в первоначальный момент включения только вблизи нулевого уровня на спаде положительной полуволны переменного напряжения, а затем в управляющий электрод симистора875631 формула изобретения 5непрерывно поступает ток достаточный для переключения симистора в каждый полу- период с минимальной зоной нечувствительности, определяемой лишь эксплуатационной характеристикой симистора, что. уменьшает величину коммутационных помех (практически, сводит их к нулю) и улучшает технические показатели устройства при работе на различные виды нагрузок. Электронный ключ, содержащий силовой симистор, оптрон управления, формирова. тель импульсов, усилитель мощности и выпрямительный диод для питания цепей управления через первый резистор от источника коммутируемого переменного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, формирователь импульсов выполнен на оптроне и фототиристоре, при этом выход выпрямительного диода катодом соединен через первый резистор с параллельно соединенными светодиодами фототиристоров усилителя мощности и формирователя импульсов и через второй резистор и фото- диод оптрона формирователя импульсов, включенными последовательно к точке соединения катода светодиода фототиристора усилителя мощности, анода светодиода фототиристора формирователя импульсов и первого резистора, с тремя параллельными цепями, первая из оторых образована последовательно соединенными фототиристором формирователя импульсов, светодиодом оптрона формирователя импульсов и третьим резистором, вторая - последовательно соединенными фототиристором усилителя мощности, четвертым резистором и переходом управляющий электрод - катод силового симистора, а третья - последовательно соединенными фотодиодом оптрона управления и источником постоянного напряжения,Источники информации,принятые во внимание,при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР39 б 848, кл. Н 05 В 11/30, 193.2. Электроника, 976, Ж 14, с. 53,Составитель АТехред А. БойкасТираж 991Государственноголам изобретенийква, Ж - 35, РауПатент, г, Ужго ка ВНИИПИ по д 113035, Мо лиал ПППБомкоКорректор М. Коста11 одписноекомитета СССРи открытийсная иаб., д. 4/5род, ул. Проектная, 4