Коммутационное устройство

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к электрическим переключателям , и может быть использовано а системах автоматики, запрограммированных на выполнение ограниченного числа коммутационных операций. Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе, увеличения удельной коммутирует мой мощности, обеспечения гальванической развязки силовой и управляющей цепей , а также конструктивной и технологической совместимости с интегральными микросхемами. Устройство состоит из ячеек 13, число которых равно числу запрограммированных операций замыкание-размыкание . Каждая из ячеек содержит замыкающий 11 и размыкающий 12 модули разового действия, электрически соединенных друг с другом перекрестными деблокирующими связями таким образом, что срабатывание модуля 11 первой ячейки при приходе первого управляющего импульса отпирает цепь управления модуля 12 первой ячейки, а его срабатывание при приходе второго управляющего импульса отпирает цепь управления модуля 11 второй ячейки, срабатывающего при приходе третьего управляющего импульса и т.д. 3 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 01 Н 47/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4640578/21 (22) 24.01.89 (46) 23.03;92. Бюл. ¹ 11 (72) А. Н. Камышный (53) 621.382(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 353292, Н 01 H 37/76; 1969.

Авторское свидетельство СССР

¹ 83463, кл. H 01 H 47/00, 1972. (54) КОММУТАЦИОН НОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим переключателям, и может быть использовано в системах автоматики, запрограммированных на выполнение ограниченного числа коммутационных операций. Цель изобретения — повышение надежности устройства в работе, увеличения удельной коммутируемой мощности, обеспечения гальваниче Ы „1721656 А1 ской развязки силовой и управляющей цепей, а также конструктивной и технологической совместимости с интегральными микросхемами. Устройство состоит из ячеек

13, число которых равно числу запрограммированных операций замыкание-размыкание. Каждая из ячеек содержит замыкающий 11 и размыкающий 12 модули разового действия, электрически соединенных друг с другом перекрестными деблокирующими связями таким образом, что срабатывание модуля 11 первой ячейки при приходе первого управляющего импульса отпирает цепь управления модуля 12 первой ячейки, а его срабатывание при приходе второго управляющего импульса отпирает цепь управления модуля 11 второй ячейки, срабатывающего при приходе третьего управляющего импульса и т.д. 3 ил.

1721656

15

30

Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к электрическим переключателям с герметизированными твердотельными замыкающими и размыкающими элементами разового действия, объединенными электрической схемой в единую систему, обеспечивающую выполнение ограниченного числа операций замыкания и размыкания электрической цепи.

Областью использования изобретения являются исполнительные устройства систем автоматике, сопрягаемые с управляющими ими интегральными микросхемами и предназначенные для выполнения ограниченного числа коммутационных операций.

Цель изобретения — повышение надежности устройства в работе за счет достижения возможно большего соотношения сопротивлений закрытого и открытого ключей, увеличение удельной коммутируемой . мощности, обеспечение гальванической развязки силовой и управляющей цепей, а также конструктивной и технологической совместимости с интегральными микросхемами.

В качестве собственно замыкателей и размыкателей используются термохимические приборы разового действия, обладающие, наряду с рабочими участками, трансформируемыми из непроводящего состояния в проводящее (или наоборот — из проводящего в непроводящее), вспомогательными участками такой трансформации, обьединенными электрической схемой в единую систему, в которой срабатывание термохимических замыкателей и размыкателей осуществляется по заданной программе.

На фиг. 1 показан замыкающий модуль; на фиг. 2 — размыкающий модуль; на фиг. 3 — начальный участок структуры коммутационного устройства (ячейки! и И).

На подогревателе 1, инициирующем термохимическую реакцию, размещены: вспомогательный термохимический размы- катель (BTP) 2 — участок термохимической трансформации материала, например магния или алюминия, из исходного проводящего состояния в непроводящее, за счет реакции с расположенным рядом термохимически активным материалом, например, серой или пятиокисью фтора, что условно отображено в виде замкнутых в исходном состоянии размыкающих контактов; основной термохимический замыкатель (0T3) 3— участок (функционально предназначенный для замыкания основной силовой цепи)термохимической трансформации материала, например двуокиси кремния (окиси цинка, сульфида кадмия), из исходного непроводящего состояния в проводящее за счет реакции с расположенным рядом термохимически активным металлом, например алюминиево-магниевым сплавом, что условно отображено в виде разомкнутых в исходном состоянии замыкающих контактов; вспомогательный термохимический замыкатель (873) 4 — участок термохимической трансформации материала, например двуокиси кремния (окиси цинка, сульфида кадмия), из исходного непроводя щего состояния в проводящее за счет реакции с расположенным рядом термохимически активным металлом, например алюминиевомагниевым сплавом, что условно отображено в виде разомкнутых в исходном состоянии замыкающих контактов.

Все перечисленные участки (2, 3 и 4) термохимической трансформации гальванически развязаны один от другого и от подогревателя 1 пленками температуростойкого непроводящего материала, Термохимические замыкатели характеризуются высокой надежностью, которая может. быть еще более увеличена за счет последовательного резервирования размыкающих участков и параллельного резервирования замыкающих. Термохимические замыкатели в зависимости от состава образующих их материалов работают либо в режиме самоподдерживающейся химической реакции (нагрев необходим лишь для ее инициирования), либо в режиме, когда реакция протекает только при постоянном излучении тепла подогревателем 1. В обоих случаях предусматривается, что время трансформации структуры на участке 2 превосходит время трансформации на участках 3 и 4.

На фиг. 2 показаны подогреватель 5, инициирующий термохимическую реакцию; вспомогательный термохимический размыкатель (BTP) 6 — участок термохимической трансформации исходного проводящего материала, например магния или алюминия, из исходного проводящего в непроводящее состояние, благодаря реакции с расположенным рядом термохимически активным материалом, например серой или пятиокисью фтора, что условно отображено в виде замкнутых в исходном состоянии размыкающих контактов; основной термохимический размыкатель (OTP) 7 — участок (функционально предназначенный для размыкания основной, силовой цепи) термохимической трансформации материала, например магния или алюминия, из проводящего в непроводящее состояние благода-, ря реакции с расположенным рядом термохимически активным материалом, например серой или пятиокисью фтора. что

1.72 1656

15

40

55 условно отображено в виде замкнутых в исходном состоянии размыкающих контактов; вспомогательный те 1мохимический зэмыкатель (ВТЗ) 8 — участок термохимической трансформации материала, например двуокиси кремния, окиси цинка, сульфида магния, из исходного непроводящего в проводящее состояние за счет реакции с расположенным рядом термохимически активным металлом, например алюминиевомагниевым сплавом, что условно отображено в виде разомкнутых в исходном состоянии замыкающих контактов.

На фиг. 3 показаны шины 9 коммутируемой силовой цепи, подлежащие поочередному замыканию и размыканию при приходе управляющих импульсов, шины 10 управления, на которые поступаютуправляющие импульсы; замыкающий модуль 11, структурная схема которого приведена на фиг, 1; ячейка 13 коммутационного устройства (выделена пунктирными линиями), включающая замыкающий и размыкающий модули разового действия. Все ячейки коммутационного устройства идентичны друг другу и ячейкам I и ll, изображенным на фиг.

3.

Устройство работает следующим образом.

В статическом (исходном) состоянии шины 9 электрически разъединены, поскольку OTP модуля 11 находятся в непроводящем состоянии.

Первый управляющий импульс, поступивший на шины 10, вызывает повышение температуры подогревателя модуля 11 первой ячейки коммутационного устройства.

Следствием этого является возникновение самоподдерживающейся термохимической реакции во всех трех термохимически активных участках этого модуля (участки 2, 3 и

4 на фиг, 1). В результате имеет место необратимая трансформация в проводящее состояние OTP и следовательно, образование короткозамыкающего соединения между шинами 9 через сработавший таким образом модель 11; аналогичная трансформация в.проводящее состояние ВТ3 и, следовательно, образование короткозамыкающего соединения, подключающего шину l0 управления к подогревателю 5 (см. фиг, 2) модуля 12 первой ячейки; необратимая трансформация в непроводящее состояние

BTP модуля 11 и, как следствие, его отключение от шины 10 управления.

Следующий управляющий импульс, поступающий на шины 10, приходит на подогреватель модуля 12 первой ячейки. Его температура повышается, и в результате этого возникает самоподдерживающаяся термохимическая реакция во всех трех термохимически активных участках этого модуля (на фиг. 2 это участки 6, 7 и 8), В результате имеет место необходимая трансформация в непроводящее состояние ОТЗ модуля 12 и, следовательно, разьединение шин 9; необратимая трансформация в проводящее состояние ВТЗ модуля 12, подключающего цепь управления к подогревателю модуля 11 следующей ячейки; необратима трансформация в непроводящее состояние

ВТР, отсоединяющего шину 10 управления от подогревателя модуля 12 первой ячейки.

Приход третьего и четвертого управляющих импульсов вызывает во второй ячейке коммутационного устройства процессы, аналогичные происходившим в первой ячейке при приходе первого и второго управляющих импульсов соответственно.

Во всех случаях при приходе нечетных управляющих импульсов наблюдается замыкание шин 9, а при приходе чегных импульсов управления — их размыкание. Число потенциально реализуемых операций замыкание-размыкание определяется числом последовательно соединенных ячеек 13.

Данное устройство реализуется методами планарной толстопленочной или тонкопленочной технологии, широко используемой при производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Формула изобретения

Коммутационное устройство, содержащее твердотельные замыкающие и размыкающие модули, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности его в работе, увеличения удельной коммутируемой мощности обеспечение, гальванической развязки, а также конструктивной и технологической совместимости с интегральными микросхемами, оно выполнено в виде цепочки последовательно соединенных ячеек, число которых равно числу запрограммированных операций замыкание-размыкание, каждая из которых содержит по два модуля — замыкающий и размыкающий, каждый модуль образован размещенным на общем подогревателе основным термохимическим замыкателем— замыкающий модуль и основным термохимическим размыкателем — размыкающий модуль, каждый из модулей имеет размещенные на том же подогревателе вспомогательный термохимический замыкатель и вспомогательный термохимический размыкатель, причем основной термохимический замыкатель замыкающего модуля и основной термохимический размыкатель размыкающего модул я соединены

1721656

Составитель Г.Терешина

Техред М.Моргнетал Корректор С, Шевкун

Редактор Г:Бельская

Заказ 956 Тираж Подписное ., ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 последовательно друг с другом и включены между шинами коммутируемой силовой цепи, вспомогательные термохимические размыкатели модулей соединены последовательно и включены между шинами управления, вспомогательные термохимические замыкатели модулей включены последовательно в цепь управления следующей ячейки, вепомогательный термохимический замыкатель замыкающего модуля включен

5 последовательно с подогревателем раэмыкающего модуля,