Электронный ключ

 

О П И С А. Н И Е ()87563!

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.02.80 (21) 2878216/! 8-21 (51) М. Кл.а

Н 03 К 17/56 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Гееударстаеккмк кюмвтет (53) УДК 621 314..5(088.8) Опубликовано 23.10.81. Бюллетень. ¹ 39

Il0 делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 23.10.81 (72) Автор изобретения

Б. И. Гольтман! (7I ) Заяви1ель (54) ЭЛЕКТРОИНЫй 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 напряжения питающей сети через нулевое значение, 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 управления, 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

2 с определенным импедансом. При изменении импеданса нагрузки нужно изменять параметры элементов схемы.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности коммутации нагрузок с любым импедансом и повышения надежности работы.

Поставленная цель достигается тем, что в 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, вклю26 ченными последовательно к точке соединения катода светодиода фототиристора усилителя мощности, анода светодиода фототиристора формирователя импульсов н пер875631 вого 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 и источником Гпостоянного напряжения.

На фиг. представлена принципиальная электрическая схема электронного ключа; на фиг. 2 — эпюры напряжений и токов характерных точек схемы.

Электрический ключ содержит силовой- 1э симистор 1, подключенный через нагрузку 2 к клеммам 3 и 4 источника 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 10 и 11.

Для формирования синхронизирующих импульсов и питания оптрона 8 и фототиристора 9 через выпрямительный диод 12 и резистор 13 поступает с клемм 3 и 4 переменное напряжение. Для согласования по мощности выходного сигнала формирователя им и ул ьсОВ со входом силОВОГО си м исто.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: выпрямительный 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 О (фиг, 2), величина 4О резистора 13 выбирается из условия J pU где U — 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 !4.

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$5 ченне 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 из-за наличия в его цепи светодиода,оптрона 8.

При поступлении си гнала от светодиода фототиристора 9 происходит его включение и самоблокировка с помощью светодиода оптрона 8 и резистора !1. Ток самоблокировкн должен быть больше тока включения светодиода оптрона 8. Включившийся светодиод оптрона 8 обеспечивает включение его фотодиода, который замыкает цепь источника постоянного напряжения 7. Учитывая быстродействие оптоэлектронных элементов, это произойдет в непосредственной близости от точки включения светодиода фототиристора 9.

Ь

Величина резистора 10 выбирается из условия задания тока включения через светодиод фототиристора 14 при достижении в положительный полупериод напряжения значения близкого нулю, например в точке в (фиг, 2). Иэ фиг. 2 видно, что ток 1э 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, протекающих через резисторы 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 11 через светодиод фототирис- тора 14, который достигнет значения тока включения l 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 постоянного напряжения 7 через резистор 15, вызывая включение силового симистора и самоблокировку фототирис- тора !4 током удержания. Величина резистора 15 выбирается иэ условия создания необходимого тока управления силовым симистОрОм 1 который в то 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 положительно" полуволны переменного напряжения, а затем в управляющий электрод симистора

875631

Формула изобретения

5 непрерывно поступает ток достаточный для переключения симистора в каждый полупериод 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, формирователь 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 фототирис-торов усилителя мощности и формирователя импульсов и через второй резистор и фотодиод 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 фототиристо. ром 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

I. Авторское свидетельство СССР № 39б848, кл. Н 05 В !! 30, 19?3.

2. «Электроника», 3976, Ж I4, с. 53.

Фиг. f

Составитель А. Бомко

Редактор I. Циника Техред А. Бойкас Корректор М. Коста

Заказ 9386 87 Тираж 991 i1одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4