Тиристорний комутатор - патент України 2106059 - Лаврентьєв н
Малюнки до патенту України 2106059
Винахід відноситься до автоматики і може бути використано в приладах комутації різних виконавчих елементів. Пропонований тиристорний комутатор призначений для використання в різних електронних пристроях, де потрібна елемент з двома стійкими станами ( "включено" і "вимкнено"), наприклад, в різних системах управління.
Існує велика різноманітність електронних комутаторів. Такі пристрої при подачі першого електронного імпульс змінюють свій стан, а при подачі другого приходять в початковий стан. Причому, кожне стан є стійким, і пристрій може перебувати в цьому стані як завгодно довго. Прикладами таких комутаторів можуть бути пристрої, наведені в патенті США 3968479 (опубл. 06.06.76), в патенті США 3532937 (опубл. 06.01.70) та заявку ФРН 2286470 (опубл. 28.05.78).
Тиристорні комутатори (ТК) з двома стійкими станами набули найширшого розповсюдження в різних системах управління. При виборі ТК для управління необхідно враховувати, що умови експлуатації переважної більшості систем накладають жорсткі обмеження по масі, габаритам, надійності, і т.д. При виборі блоків прийому та виконання команд управління перевагу часто віддається тим ТК, які не вимагають початкової установки вихідного стану при включенні харчування і не споживають енергії в вимкненому стані.
Пристроєм, який найбільш повно задовольняє таким вимогам, що пред'являються, є пристрій, прийняте за прототип і наведене в книзі Я.С. Кублановского "Тиристорні пристрої", М. "Енергія", 1978 на рис. 13г, стор.28.
Цей ТК містить тиристор, один силовий електрод якого підключений до першого висновку конденсатора і через навантаження до першої, а інший до силової електрод безпосередньо до другої шинам джерела живлення, при цьому другий висновок конденсатора підключений до першого висновку резистора і через перший ключовий елемент до другої шині джерела живлення.
Роль першого ключового елемента в цьому пристрої грає також тиристор. У початковому стані тиристор і перший ключовий елемент (другий тиристор) закриті. При подачі на керуючий електрод тиристора сигнали відбувається включення тиристора. При цьому через навантаження, включену в анодний ланцюг тиристора, протікає струм, достатній для підтримки тиристора у відкритому стані після зняття керуючого сигналу. Конденсатор заряджається до напруги харчування. При подачі керуючого сигналу на вхід ключового елементу відбувається спрацьовування останнього, відбувається розряд конденсатора через ключовий елемент і тиристор. При цьому струм розряду конденсатора врівноважує струм через тиристор і, так як обидва мають протилежне одне одному напрям, то тиристор вимикається, тобто переходить в своє друге стійкий стан.
ТК, виконаний за даною схемою, відповідає багатьом вимогам, що пред'являються до пристроїв систем управління. Однак, він володіє і серйозним недоліком, який полягає в тому, що при подачі керуючого сигналу на ключовий елемент, коли тиристор знаходиться у вимкненому стані, відбувається заряд конденсатора по ланцюгу: перша шина джерела живлення навантаження тиристора конденсатор ключовий елемент друга шина джерела живлення. У цьому випадку через навантаження протікає імпульсний струм заряду конденсатора, який викликає появу перешкоди в електричних ланцюгах, підключених до навантаження в анодному ланцюзі тиристора, що може бути рівноцінно видачу короткочасної помилкової команди. У багатьох випадках може привести до серйозних наслідків.
Технічним результатом винаходу є забезпечення завадостійкості пристрою.
Зазначений результат досягається тим, що в запропонованому пристрої в порівнянні з прототипом попереджено протікання струму по ланцюгу навантаження наступне по команді на вимикання навантаження, яка видається, коли ТК вже знаходиться в стані "вимкнено".
На кресленні представлена принципова електрична схема ТК, де 1 - перша шина джерела живлення, 2 друга шина джерела живлення, 3 - тиристор, 4 навантаження (резистор), 5 резистор, 6 резистор, 7 перший ключовий елемент, 8 другий ключовий елемент, 9 конденсатор , 10 - керуючий електрод тиристора, 11 керуючий електрод першого ключового елемента, 12 резистор.
Необхідно відзначити, що варіант виконання ключових елементів та 5 7 (біполярний або польовий транзистор, а в якості першого ключового елемента часто використовують тиристор) не має принципового значення.
Таким чином, розроблений ТК має високу завадостійкістю. Основне призначення ТК працює в системах управління двигунами постійного струму та іншими виконавчими елементами. У своєму першому стійкому стані (стан 0) ТК не виробляє подачу напруги живлення на навантаження, а в другому стійкому стані (стан 1) ТК виробляє подачу напруги живлення на навантаження. Новий ТК на відміну від прототипу допускає подачу на нього команди на відключення, коли пристрій вже знаходиться в відключеному стані. В цьому випадку гарантується відсутність видачі неправдивих команд в навантаження ТК. Таке забезпечення завадостійкості ТК істотно підвищує надійність функціонування систем управління виконаних з застосуванням ТК.