Управляемый ключ

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) 111)4 Н 03 К7 / 7 3 ПИСА БРЕТЕНИЯ Н ДТОРС У СВИДЕТЕПЬС Г СССР1978,ССР 1983 исполь ователя еменное ания,ых устиндуктив Фиг.1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение может бытьвано, в частности, в преобрапостоянного напряжения в преверсивных коммутаторах пиусилительно-преобразовательройствах управления активно ными нагрузками. Управляемый ключ(УК) содержит источники 1 и 2 питанияс выключателями, нагрузку 3, управляющие элементы 4 и 14, тиристор 5,отсекающий диод 6, ключевой элемент 7, резисторы 8, 11-13, 22, 23,фотоприемник 9 оптрона, светодиод 10,обратные диоды 15, 16, блок 17 управления, блокирующие элементы 18-20,диод 21, формирователь 24. Изобретение расширяет функциональные возможности УК путем реализации характеристики трехпозиционного реле. В описании изобретения даны электрическиесхемы формирователя 24 и его коммута"ционного блока. 4 э.п. ф-лы, 4 ил.,3 табл.134533Изобретение относится к ключевымустройствам преобразовательной техники и может быть использовано в при.борах и блоках радиотехнических устройств различного назначения и, вчастности, в преобразователях постоянного напряжения в переменное, реверсивных коммутаторах питания, усилительно-преобразовательных устройствах управления активно-индуктивными нагрузками, а также в качествемощного ключа,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей путемреализации устройством характеристики трехпозиционного реле,На фиг.1 представлена схема управляемого ключа; на фиг.2 - схема формирователя; на фиг.З - схема коммутационного блока; на фиг.4 - схемаблока управления.Управляемый ключ (фиг.1) содержитпоследовательно соединенные первый ивторой источники 1 и 2 питания с вы Бключателями, нагрузку 3 (активно-индуктивную), последовательно соединенные первый управляющий элемент 4, тирйстор 5, отсекающий диод 6, ключевойэлемент 7, между анодом и управляющим зпэлектродом тиристора 5 включены последовательно соединенные первый резистор 8 и фотоприемник 9 оптрона,светодиод 10 которого через второйрезистор 11 подключен параллельноключевому элементу 7 третий и четвертый резисторы 12 и 13, второй управляющий элемент 14, первый и второйобратные диоды 15 и 16, блок 17 управления, первый, второй и третий 40блокирующие элементы 18-20, диод 21,пятый и шестой резисторы 22, 23 иформирователь 24,Формирователь 24 (фиг.2) содержиткоммутационный блок 25, первый и второй 1 К-триггеры 26 и 27, третий источник 28 питания с выключателем,первый и второй микропереключатели 29и 30, первый, второй, третий, четвер- .тый, пятый, шестой развязывающие .диоды 31-.36, седьмой, восьмой, девятый и десятый резисторы 37-40, первыйи второй согласующие транзисторныеэлементы 41 и 42, Коммутационныйблок 25 (фиг.З) содержит мостовыесхемы, плечи которых образованы соответствующими одиннадцатым, двенадцатым, тринадцатым, четырнадцатым пятнадцатым, шестнадцатым, семнадцатым и восемнадцатым резисторами 43-50 иконтактами третьего, четвертого,пятого и шестого микропереключателей 51- 54 (например, типа ИП) и четыре ВВ-триггера 55-58, каждый из которых выполнен на двух логических схемах ИНЕ (например, типа 133 ЛЛЗ) с обратными связями.Блок 17 управления (фиг.4) содержит две логические схемы И-НЕ (например, типа 133 ЛАЗ ) 59 и 60, девятнадцатый, двадцатый и двадцать первый резисторы 61-63, конденсатор 64, седьмой микропереключатель 65 (например, типа МП) обеспечивающий призамыкании подключение генератора ксчетным выводам К-триггеров,В качестве 1 К-триггеров можетбыть использована микросхема типа1 ЗЗТВ 1.Вместо микропереклочателей могутбыть использованы управляемые электронные ключи.Вместо тиристорного оптрона можетбыть использован транзисторный оптрон.Управляемый ключ. содержит дваисточника 12 питания, первые разнополярные полюсы которых соединены спервым выводом нагрузки 3, а междувторыми разнополярными полюсами первого и второго источников 1 и 2 питания включена последовательная цепь,содержащая согласно соединенные первый управляющий элемент 4, тиристор 5,отсекающий диод 6 и ключевой элемент 7, между анодом и управляющимэлектродом тиристора 5 включены последовательно соединенные первый резистор 8 и фотоприемник 9 оптрона,светодиод 10 которого через второйрезистор 11 подключен параллельноключевому элементу 7, входной вывод ключевого элемента 7 соединен черезтретий резистор 12 с первыми разно- полярными полюсами источников 1 и 2 питания, второй управляющий эле- мент 14 включен параллельно входу ключевого элемента 7, а четвертый резистор 13 включен между входным выводом второго управляющего элемента 4 и точкой соединения тиристора 5 с первым управляющим элементом 14, второй вывод нагрузки 3 соединен с катодом тиристора 5 и анодом отсекающего диода 6 и через соответствующие первый и второй обратные диоды 15 и 16 - с вторыми разнополярны3 13 ми полюсами источников 1 и 2 питания, блок 17 управления, цепь, состоящая из согласно соединенных перехода коллектор - эмиттер первого блокирующего элемента 18 и диода 21, включенапараллельно входу ключевого элемента 7., база первого блокирующего элемента 18 через пятый резистор 22 подсоединена к первым разнополярным полюсам источников питания 1 и 2 и к второму выводу формирователя 24 и через. переход коллектор - эмиттер второго блокирующего элемента 9 к отрицательному полюсу второго источника 2 питания и общему выводу формирователя 24, база второго блокирующего элемента 19 подключена к первому управляющему выводу формирователя 24, база первого управляющего элемента 4 через последовательно соединенные шестой резистор 23 и переход коллектор - эмиттер третьего блокирующего элемента 20 подключена к отрицательному полюсу второго источника питания 2, база третьего блокирующего элемента 20 подсоединена к второму управляющему выводу формирователя 24, положительный полюс первого источника 1 питания связан с первым выводом формирователя 24, счетный вывод и первый и второй выводы для подключения питания блока 17 управления подключены соответственно к счетному выводу и выводам для подключения питания формирователя 24.Формирователь 24 содержит первый и второйсогласующие транзисторные элементы 41 и 42, коллекторы которых подключены.соответственно к первому и второму управляющим выводам формирователя 24, а эмиттеры объединены и подключены к общему выводу формирователя 24, к отрицательному полюсу третьего источника 28 питания, базы согласующих транзисторных элементов 41 и 42 связаны с катодами соответствующих первого и второго развязывающих диодов 31 и 32, аноды которых соединены с катодами соответствующих третьего и четвертого развязывающих диодов 33 и 34, аноды которых подключены к анодам соответствующих пятого и шестого развязывающих диодов 35, 36 и через соответствующие седьмой и восьмой резисторы 37, 38 - к первому и второму выводам, формирователя 24, которые соединены через соответствующие девятый и десятый резисторы 39 45334 4и 40 к первым и вторым управляющимвыводам формирователя 24, катоды пятого и шестого развязывающих диодов 35 и 36 соединены через контакты соответствующих первого и второгомикропереключателей 29 и 30 соответственно с прямым и инверсным выходами первого и второгоК-триггеров 26и 27 счетные входы которых объединены и подключены к счетному выводуформирователя 24, )- и К-входы )Ктриггеров 26 и 27 подсоединены к соответствующим )- и К-установочным выводок коммутационного блока 25, соответствующие первый и второй выводыдля подключения питания К-триггеровсоединены с соответствующими полюсами третьего источника 28 питания,первый и второй выводы для подключения питания коммутационного блока 25соединены с соответствующими выводами для подключения питания формирователя 24.25 Коммутационный блок 25 содержитчетыре мостовых схемы, четыре В 5- триггера 55-58, каждый из которых выполнен на двух логических схемах ИНЕ с перекрестными обратными связями, прямые выходы й 5-триггеров подключены к соответствующим )- и К-установочным выводам коммутационногоблока, а К- и 5-входы каждого изй 5-триггеров подсоединены к соответствующим выводам диагоналей мостовыхсхем, плечи каждой из которых образованы соответственно одиннадцатым идвенадцатым 43 и 44, тринадцатым ичетырнадцатым 45 и 46, пятнадцатыми шестнадцатым 47 и 48, семнадцатыми восемнадцатым резисторами 49 и 50и соответствующими контактами третьего, четвертого пятого и шестого,микропереключателей 51-54, первые вы воды одних диагоналей мостовых схем -,подвижные части контактов микропереключателей и отрицательные выводыдля подключения питания В 5-триггеров -подсоединены к первому выводу для Оподключения питания коммутационногоблока 25, а вторые выводы этих жедиагоналей - объединенные выводы парных одиннадцатого и двенадцатого 43и 44, тринадцатого и четырнадцатого 45 и 46 пятнадцатого и шестнадцатого 47 и 48, семнадцатого и восемнадцатого 49 и 50 резисторов и положительные выводы для подключения питания В 5-триггеров - соединены с вто 5 134рым выводом для подключения питаниякоммутационного блока 25,Каждый блокирующий 18-20, второйуправляющий 14 и согласующие 41 и 42элементы выполнены на транзисторе,базоэмиттерный переход которого шунтирован резистором.Ключевой 7 и первый управляющийэлементы 4 выполнены по схеме Дарлингтона.Блок управления 17 содержит двепоследовательно соединенные логические схемы И-НЕ 59 и 60, седьмой микропереключатель 65, девятнадцатый,двадцатый и двадцать первый 61, 62,63 резисторы, конденсатор 64, подключенный параллельно соответственновходным и выходным выводам первой ивторой логических схем И-НЕ 59 и 60и последовательно соединенным девятнадцатому и двадцатому резисторам 61,62, объединенные выводы которых связаны с объединенными выводами первойи второй логических схем И-НЕ 59и 60, выходной вывод второй логической схемы И-НЕ 60 подключен черезконтакты седьмого микропереключателя 65 к счетному выводу блока 17 управления,.-а входные выводы первой логической схемы И-НЕ 59 связаны черездвадцать первый резистор 63 с первымвыводом для подключения питания блока 17 управления, соединенного с отрицательными выводами для подключения питания логических схем И-НЕ 59и 60, положительные выводы для подключения питания которых связаны свторым выводом для подключения питания блока 17 управления.Управляемый ключ работает следующим образом.Подключение управляемого ключаосуществляется включением первого,второго и третьего источников 1, 2и 28 питания при помощи выключателей.Предположим, что в статическомсостоянии микропереключатели 29 и 30разомкнуты; микропереключатель 65разомкнут, и блок 17 .управления невыдает на счетные входы 1 К-триггеровуправляющие импульсы, микропереключатели 51-54 в коммутационном блоке 25находятся в таком положении, когда навыводах 1, 1, К, К устанавливаются "1", и 1 К-триггеры 26 и 27 в зависимости от предыдущего своего состояния, встанут в одно из устойчивыхсостояний, например на прямом выводе 5334 6"0", а на инверсном "1" в соответствии с табл, 2, в которой указана логика работы 1 К-триггеров,В этом случае первый и второй согласующие 41, 42 и первый блокирующий 18 элементы устанавливаются взамкнутое состояние, а второй и третий блокирующие 19 и 20, первый и 10 второй управляющий 4 и 14 и ключевой 7 элементы - в разомкнутое состояние.Ток в нагрузке не протекает. Приэтом микропереключатели 29 и 30 замк 15 нуты, Второй согласующий 42, первыйи третий блокирующие 18 и 20 и первыйуправляющий 4 элементы устанавливаются в замкнутое состояние, а первыйсогласующий 41, второй блокирующий 19,ключевой 7 элементы - в разомкнутоесостояние.Ток в нагрузке протекает от первого источника питания,Работа управляемого ключа осуще 25 ствляется в соответствии с 3-й строкой табл. 1, в которой показана логика работы силовой части устройства.При смене положения микропереключателей 51-54 в коммутационном блокеЗ 0 на противоположное, в соответствии стабл. 3 (где показана логика работыкоммутационного блока) на выводахр 1 аК, К устанавливаются 0.1 К-триггеры остаются в прежнем состоянии; следовательно, силовая часть,устройства также не меняет своегосостояния,При установке микропереключателей 51-54 в начальное положение 1 К- триггер изменяет свое состояние: на прямом выводе "1", а на инверсном и 11О, при этом изменяется состояние силовой части устройства с соответствии с табл. 1: ток в нагрузке реверсируется.Предположим, что в динамическом состоянии микропереключатели 29 и 30 замкнуты, микропереключатели 51-54 коммутационного блока установлены в таком положении, что на выходах 1 1, К, К коммутационного блока ус,тановлены "1"микропереключатель 65Фв блоке управления замкнут, и на счетные входы 1 К-триггеров поступают импульсы заданной частоты, Под воздействием счетных импульсов происходит переключение 1 К-триггеров и, соответственно, силовой части устрой1345 Ф о р м у л а ства. При переключении исключено протекание сквозных токов в устройстве,Предлагаемым устройством обеспечи-. вается возможность реализации всех видов режимов импульсного питания активно-индуктивной нагрузки. изобретения10 1. Управляемый ключ, содержащий два источника питания, первые разно- полярные полюсы которых соединены сопервым выводом нагрузки, а между вторыми разнополярными полюсами первого 15 и второго источников питания включены последовательно соединенные первый управляющий элемент, тиристор, отсекающий диод, и ключевой элемент, между анодом и управляющим электро О дом тнристора включены последовательно соединенные первые резистор и фотоприемник оптрона, светодиод которого через второй резистор подключен параллельно ключевому элементу, вход ной вывод ключевого элемента соединен через третий резистор с первыми разнополярными полюсами источников питания, второй управляющий элемент включен параллельно входу ключевого З 0 элемента, а четвертый резистор включен между входным выводом второго управляющего элемента и точкой соединения тиристора с первым управляющиморой ыод арук соединен с катодом тиристора и анодом отсекающеГо диода и через соответствующие первый и второй обратные диоды - с вторыми разнополярными полюсами источников питания, блок управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены первый, второй и третий блокирующие элементы, пятый и шестой резисторы, диод и фор мирователь, положительный полюс первого источника питания связан с первым выводом формирователя, цепь, состоящая из согласно соединенных перехода коллектор - эмиттер первого блокирующего элемента и диода, включена параллельно входу ключевого элемента, база первого блокирующего элемента через пятый резистор подсоединена к первым разнополярным полюсным источников питания и к второму выводу формирователя и через переход коллектор - эмиттер второго блокирующего элемента - к отрицательному полюсу 334 8второго источника питания и общему выводу формирователя, база второго блокирующего элемента подключена к первому управляющему выводу формирователя, база первого управляющего элемента через последовательно соединенные шестой резистор и переход коллектор - эмиттер третьего блокирующего элемента подключена к отрицательному полюсу второго источника питания, база третьего блокирующего элемента подсоединена к второму управляющему выводу формирователя, счетный вывод и первцй и второй выводы для подключения питания блока управления подключены соответственно к счетному выводу и выводам для подключения питания формирователя.2. Ключ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что каждый блокирующий, второй управляющий и согласующие элементы выполнены на транзисторе, базоэмиттерным переход которого шунтирован резистором.3. Ключ по и.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что ключевой и первый управляющие элементы выполнены по схеме Дарлингтона.4. Ключ по п. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что формирователь содержит коммутационный блок, два 1 К- триггера, третий источник питания, два микропереключателя, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой развязывающие диоды, резисторы с седьмого по десятый, первый и второй согласующие транзисторные элементы, коллекторы которых подключены соответственно к первому и второму управляющим выводам формирователя, а эмиттеры объединены и подключены к общему выводу формирователя к отрицательному полюсу третьего источника питания, базы согласующих транзисторных элементов связаны с катодами соответствующих первого и второго развязывающих диодов, аноды которых соединены с катодами соответствующих третьего и четвертого развязывающих диодов, аноды которых подключены к анодам со- ответствующих пятого и шестого развязывающих диодов и через соответствующие седьмой и восьмой резисторы - к первому и второму выводам формирователя, которые соединены через соответствующие девятый и десятый резисторы с первым и вторым управляющими выводами формирователя, катоды пято134Таблица К-трнггер микропереключатель 29, 30 Транзисторные элементы Примечание Второй управ- ляющий гласующие локирующие иловые 41 42 18 19 2 14 О, 5 Я,5 1 0 1 Неопределенное состоя- ние О О О 1 Прям, 0 Реверс.0 Стоп 0 1 1 1О О О О 1 О+О П р и м е ч а н н е.1 " замкнутое состояние ключей 29 и 30; 0 - разомкнутое состояние, ключей 29 и ЭО. 9го и шестого развязывающих диодов соединены через контакты соответствующих первого и второго микропереключателей соответственно с прямым и инверсным выходами первого и второго К-триггеров, счетные входы которых объединены и подключены к счетному выводу формирователя, 1 - и К-входы 1 К-триггеров подсоединены к соответствующим 1- и К-установочным выводам коммутационного блока, соответствующие первые и вторые выводы для подключения питания 1 К-триггеров и коммутационного блока соединены с соответствующими полюсами третьего источника литания и соответствующими выводами для подключения питания формирователя.5. Ключ по п,2, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что коммутационный блок содержит четыре мостовые схемы и четыре РЬ-триггера, каждый из которых выполнен на двух логических схемах И - НЕ с перекрестными обратными связями, прямые выходы Й 5-триггеров подключены к соответствующим 1- и К-установочным выводам коммута 5334оционного блока, а Й- и 5-входы каждого Р 5-триггера подсоединены к соответствующим выводам диагоналей мостовых схем, плечи каждой из которыхобразованы соответственно одиннадцатым и двенадцатым, тринадцатым и четырнадцатым, пятнадцатым и шестнадцатым, семнадцатым и восемнадцатымрезисторами и соответствующими контактами третьего, четвертого, пятогои шестого микропереключателей, первые выводы одних диагоналей мостовыхсхем - подвижные части контактов мик"ропереключателей и отрицательные выводы для подключения питания Й 5-триггеров - подсоединены к первому выводу для подключения питания коммутационного блока, а вторые выводы этихже диагоналей - объединенные выводыпарных (одиннадцатого и двенадцатого,тринадцатого и четырнадцатого, пятнаццатого и шестнадцатого, семнадцатого и восемнадцатого) резисторов и 2 Ь положительные выводы для подключенияпитания Й 5-триггеров - соединены свторым выводом для подключения питания коммутационного блока.1345334 12 Таблица 2 с + 1 Входы Выходы О О О 0 О 0 0 О 0 0 0 0 0 О 0 0 0 О О 0 0 0 0 Таблица 3 52 53 54 1 а, 1, 0 К 9 КЯВа 51 0 О 0 0 О 0 о Д 5 Положение микропереключателей Выходыа О Синхронная работа при подключении блока управления 1 Синхронная работа при подключении блока управления Выходы коммутационного блока и1 К-триггеров1345334 ректор И.Муска Тираж 90 Государственно елам изобретен сква, ЗК, Ра Подписное 931/54В а комитета СССи открытий по13035, М кая наб.,изводственно-полйграфическое предприятие,город, ул. Проектна Составитель Г. Терешинедактор М.Недолуженко Техред М.Дидык