×
12.01.2017
217.015.63b3

МНОГОКАНАЛЬНОЕ ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ РЕЛЕ С ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИМИСЯ КОНТАКТАМИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002589371
Дата охранного документа
10.07.2016
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к коммутационной технике. Технический результат - обеспечение коммутации двунаправленных сигналов, повышение быстродействия и увеличение надежности. Для этого в реле, содержащем генератор импульсов, входы управления, введены блок защиты и стабилизации, блок гальванической развязки, цепь сброса, N коммутационных каналов, состоящих из пары двунаправленных коммутаторов, первого, второго и третьего выходов реле; причем входы блока защиты и стабилизации соединены с входами управления, а выход блока защиты и стабилизации - с входом генератора импульсов; выход генератора импульсов - с первым входом блока гальванической развязки, первый и второй выходы которого - с первыми входами каждого из двунаправленных коммутационных элементов, а третий выход - с первым входом цепи сброса, первый выход первого коммутационного элемента и второй выход второго коммутационного элемента - со вторым и третьим входами цепи сброса, второй выход первого коммутационного элемента соединен с первым выходом реле, третий выход первого коммутационного элемента соединен с первым выходом второго коммутационного элемента и третьим выходом реле, а третий выход второго коммутационного элемента соединен со вторым выходом реле. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электронной коммутационной технике и может быть использовано для коммутации силовых цепей постоянного и переменного тока.

Известно твердотельное реле (Патент US №6462603, 2002), состоящее из источника постоянного тока, блока генератора, изолирующих трансформаторов и коммутаторов.

Недостатком устройства является избыточная сложность и количество элементов схемы, что приводит к увеличению габаритов и энергопотребления устройства.

Наиболее близким к заявленному изобретению является электронное переключающее реле с трансформаторной развязкой (Патент Российской Федерации №2375816, кл. Н03K 17/00, 2009), содержащее первый электронный ключ на DМОП транзисторе, генератор импульсов, импульсный трансформатор, имеющий первичную и первую вторичную обмотки, первый выпрямительный диод, первый токоограничительный резистор, токозадающий резистор, стабилитрон, первый и второй входы управления, первый и второй выходы, второй выпрямительный диод, второй токоограничительный резистор, второй электронный ключ на DМОП транзисторе со встроенным каналом, третий выход реле, первый и второй резисторы разряда, вторая вторичная обмотка импульсного трансформатора. В предложенном устройстве управляющее напряжение, приложенное к входам управления, стабилизируется до необходимого для работы реле уровня стабилитроном и поступает на входы генератора импульсов, который формирует прямоугольные импульсы, поступающие на первичную обмотку импульсного трансформатора. Во вторичных обмотках трансформатора также формируются прямоугольные импульсы, выпрямляемые при помощи выпрямительных диодов, и заряжающие через первый и второй токоограничительный резисторы затворы первого и второго DMOП транзисторов соответственно. При этом, внутреннее сопротивление Rси первого DМОП транзистора уменьшается до сотен мОм, реализуя, таким образом, функцию «замыкающего контакта», а внутреннее сопротивление Rси второго DMOП транзистора со встроенным каналом возрастает до сотен МОм, реализуя, таким образом, функцию «размыкающего контакта».

Недостатком прототипа является ограничение его функциональных возможностей из-за неспособности коммутации переменного напряжения и чувствительности к направлению протекающего через нагрузку тока.

Кроме того, прототип имеет низкое быстродействие, так как разряд затворных емкостей коммутирующих транзисторов осуществляется через разрядные резисторы, что неэффективно. При малом значении их сопротивлений увеличится ток потребления на холостом ходу по цепи управления, а при больших значениях их сопротивлений увеличится время разряда затворной емкости.

Помимо перечисленных недостатков, прототип имеет низкую надежность, так как не снабжено защитой от кратковременного превышения («скачков») управляющего напряжения. Стабилитрон, используемый для стабилизации входного напряжения, является маломощным электронным элементом, рассчитанным на малые токи; следовательно, высока вероятность того, что внезапный импульс повышенного напряжения, превышающего номинальное значение управляющего напряжения, приведет к пробою стабилитрона.

Технической задачей изобретения является обеспечение коммутации двунаправленных силовых сигналов и независимости от направления тока, текущего через нагрузку, а также повышение быстродействия и увеличение надежности устройства.

Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее генератор импульсов, первый и второй входы управления, дополнительно введены блок защиты и стабилизации, блок гальванической развязки, цепь сброса; N коммутационных каналов, состоящих из пары двунаправленных коммутаторов, первого и второго выходов реле, третьего выхода реле; причем первый и второй входы блока защиты и стабилизации соединены с первым и вторым входами управления соответственно, а первый выход блока защиты и стабилизации - с первым входом генератора импульсов; первый выход генератора импульсов - с первым входом блока гальванической развязки, первый и второй выходы блока гальванической развязки - с первыми входами каждого из двунаправленных коммутационных элементов, третий выход блока гальванической развязки - с первым входом цепи сброса, первый выход первого коммутационного элемента и второй выход второго коммутационного элемента - со вторым и третьим входами цепи сброса, второй выход первого коммутационного элемента соединен с первым выходом реле, третий выход первого коммутационного элемента соединен с первым выходом второго коммутационного элемента и третьим выходом реле, а третий выход второго коммутационного элемента соединен со вторым выходом реле.

На фиг. 1 представлена структурная схема многоканального твердотельного реле с переключающимися контактами с количеством каналов N=1.

На фиг. 2 представлена структурная схема многоканального твердотельного реле с переключающимися контактами с количеством каналов N=1 с указанием внутриблочных входов и выходов.

На фиг. 3 представлена структурная схема многоканального твердотельного реле с переключающимися контактами.

Многоканальное твердотельное реле с переключающимися контактами состоит из блока защиты и стабилизации 1, представляющего из себя линейный понижающий стабилизатор, собранный из дискретных компонентов или на базе унифицированных микросхем, генератора импульсов 2, который может быть построен на элементах стандартной логики или транзисторах по схеме мультивибратора, блока гальванической развязки 3, выполненного на базе трансформатора, цепи сброса 4, представляющей из себя автоматически срабатывающий в момент снятия управляющего напряжения коммутатор, N коммутационных каналов, состоящих из пары двунаправленных коммутаторов - первого двунаправленного коммутатора 5, реализующего функцию «замыкающего контакта», и второго двунаправленного коммутатора 6, реализующего функцию «размыкающего контакта», первого 7 и второго 8 входов управления, первого 9 и второго 10 выходов реле, третьего 11 выхода реле.

Первый двунаправленный коммутатор может быть выполнен на МОП-транзисторах с индуцированным каналом (Enhancement mode MOSFET), биполярных транзисторах, мощных тиристорах или биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT). Второй двунаправленный коммутатор может быть выполнен на МОП-транзисторах со встроенным каналом (Depletion mode MOSFET) или полевых транзисторах с управляющим р-n переходом (JFET).

Многоканальное твердотельное реле с переключающимися контактами работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда на входы управления 7 и 8 не подано управляющее напряжение, первый коммутатор 5 закрыт и ток между первым 9 и третьим 11 выходами реле не течет, второй коммутатор 6 открыт и ток свободно протекает между вторым 10 и третьим 11 выходами реле.

После подачи на входы управления 7 и 8 управляющего напряжения включается блок защиты и стабилизации 1, осуществляющий стабилизацию входного напряжения до уровня, необходимого для работы элементов генератора импульсов 2. Генератор импульсов, в свою очередь, начинает формировать прямоугольные импульсы, поступающие на первичную обмотку импульсного трансформатора, расположенного в блоке гальванической развязки 3. В соответствии с коэффициентом преобразования во вторичных обмотках трансформатора также формируются прямоугольные импульсы, которые впоследствии выпрямляются и фильтруются. Получаемый на выходе блока 3 управляющий сигнал поступает на входы первого 5 и второго 6 коммутаторов. Начинают заряжаться затворные емкости силовых транзисторов, расположенные внутри коммутаторов. Когда заряд затвора начинает превышать пороговый уровень, транзисторы переходят в режим насыщения. Причем при этом первый коммутатор 5 переходит в открытое состояние и ток начинает свободно протекать между первым 9 и третьим 11 выходами реле, а второй коммутатор 6 переходит в закрытое состояние и ток между вторым 10 и третьим 11 выходами реле протекать прекращает.

После снятия со входов управления 7 и 8 управляющего напряжения последовательно отключаются блок защиты и стабилизации 1, генератор импульсов 2 и блок гальванической развязки 3. Напряжение управляющего сигнала, выходящего из блока 3, начинает линейно снижаться. В момент, когда оно становится меньше потенциала заряженной емкости силовых транзисторов, расположенных внутри коммутаторов, включается цепь сброса 4, обеспечивающая интенсификацию процесса разряда затворных емкостей. После этого устройство переходит в свое исходное состояние.

Таким образом, обеспечение коммутации двунаправленных силовых сигналов и независимости от направления тока, текущего через нагрузку, а также повышение быстродействия и увеличение надежности устройства.

Многоканальное твердотельное реле с переключающимися контактами, содержащее генератор импульсов, первый и второй входы управления, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок защиты и стабилизации, блок гальванической развязки, цепь сброса; N коммутационных каналов, состоящих из пары двунаправленных коммутаторов, первого и второго выходов реле, третьего выхода реле; причем первый и второй входы блока защиты и стабилизации соединены с первым и вторым входами управления соответственно, а первый выход блока защиты и стабилизации - с первым входом генератора импульсов; первый выход генератора импульсов - с первым входом блока гальванической развязки, первый и второй выходы блока гальванической развязки - с первыми входами каждого из двунаправленных коммутационных элементов, третий выход блока гальванической развязки - с первым входом цепи сброса, первый выход первого коммутационного элемента и второй выход второго коммутационного элемента - со вторым и третьим входами цепи сброса, второй выход первого коммутационного элемента соединен с первым выходом реле, третий выход первого коммутационного элемента соединен с первым выходом второго коммутационного элемента и третьим выходом реле, а третий выход второго коммутационного элемента соединен со вторым выходом реле.
МНОГОКАНАЛЬНОЕ ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ РЕЛЕ С ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИМИСЯ КОНТАКТАМИ
МНОГОКАНАЛЬНОЕ ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ РЕЛЕ С ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИМИСЯ КОНТАКТАМИ
МНОГОКАНАЛЬНОЕ ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ РЕЛЕ С ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИМИСЯ КОНТАКТАМИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 24.
20.06.2014
№216.012.d489

Система электропитания транспортного средства

Изобретение относится к системам пуска двигателей автомобилей, железнодорожного транспорта, электротранспорта. Система содержит аккумуляторную батарею и накопитель энергии, модуль управления и контроля системы (МУК) электропитания, модуль преобразования напряжения (МПН), модуль силовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520180
Дата охранного документа: 20.06.2014
10.08.2015
№216.013.69b1

Малогабаритная система сбора и регистрации полетной информации

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для сбора и регистрации полетных данных, сохранения этой информации в случае летных происшествий, а также для эксплуатационного контроля систем и оборудования самолетов малой авиации. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558610
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.11.2015
№216.013.8df1

Ползающий мобильный робот

Изобретение относится к робототехнике и может найти применение в отраслях деятельности, связанных с риском для здоровья или жизни человека, в агрессивных средах, где необходимо применение многофункциональных, дистанционно управляемых робототехнических мобильных устройств. Робот состоит из трех...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567944
Дата охранного документа: 10.11.2015
13.01.2017
№217.015.70c3

Твердотельный коммутатор и контроллер нагрузки

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и безотказности устройства. Твердотельный коммутатор и контроллер нагрузки содержит модуль преобразователя напряжения, вход которого соединен с внешней питающей сетью, а выход соединен с силовыми входами n...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596620
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.8857

Интегрированная система регистрации данных, диагностики технического и физического состояния комплекса "человек - машина"

Изобретение относится к приборостроительной технике и может быть использовано на летательных аппаратах для обработки, хранения и отображения полетной информации. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей системы в части обеспечения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602350
Дата охранного документа: 20.11.2016
25.08.2017
№217.015.9d67

Способ тепловой защиты электронных модулей

Изобретение относится к средствам защиты микроэлектронного оборудования от внешних разрушающих факторов, таких как длительные высокотемпературные воздействия. Технический результат - создание способа эффективного теплопоглощения тепла от электронного модуля путем повышения удельной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610715
Дата охранного документа: 15.02.2017
25.08.2017
№217.015.a100

Микропористый теплоизоляционный материал

Изобретение относится к технологии производства теплоизоляционных материалов и может быть использовано в авиакосмической технике, в приборостроении, машиностроении, строительстве и других областях техники. Микропористый теплоизоляционный материал состоит из аморфных сферических частиц диоксида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606440
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.b527

Полимерный теплопроводящий композиционный материал

Изобретение относится к области теплопроводящих диэлектрических материалов и может найти применение при изготовлении теплоотводящих прокладок, лент, герметиков, заливочных компаундов для чипов компьютерной памяти, изделий силовой электронике, портативных устройств, блоков электропитания и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614334
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.d331

Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата

Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата содержит измерительные каналы на волоконно-оптических брегговских датчиках, измерительные каналы многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера, блок волоконно-оптической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621931
Дата охранного документа: 08.06.2017
26.08.2017
№217.015.e9f4

Управляемый ключевой электронный коммутатор

Изобретение относится к электронной коммутационной технике применительно для обеспечения коммутации силовых энергетических цепей постоянного тока с защитой от перегрузки и использования их в качестве интерфейсных линий передачи информации. Технический результат заключается в повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628129
Дата охранного документа: 15.08.2017
Показаны записи 1-10 из 16.
20.06.2014
№216.012.d489

Система электропитания транспортного средства

Изобретение относится к системам пуска двигателей автомобилей, железнодорожного транспорта, электротранспорта. Система содержит аккумуляторную батарею и накопитель энергии, модуль управления и контроля системы (МУК) электропитания, модуль преобразования напряжения (МПН), модуль силовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520180
Дата охранного документа: 20.06.2014
10.08.2015
№216.013.69b1

Малогабаритная система сбора и регистрации полетной информации

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для сбора и регистрации полетных данных, сохранения этой информации в случае летных происшествий, а также для эксплуатационного контроля систем и оборудования самолетов малой авиации. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558610
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.11.2015
№216.013.8df1

Ползающий мобильный робот

Изобретение относится к робототехнике и может найти применение в отраслях деятельности, связанных с риском для здоровья или жизни человека, в агрессивных средах, где необходимо применение многофункциональных, дистанционно управляемых робототехнических мобильных устройств. Робот состоит из трех...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567944
Дата охранного документа: 10.11.2015
13.01.2017
№217.015.70c3

Твердотельный коммутатор и контроллер нагрузки

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и безотказности устройства. Твердотельный коммутатор и контроллер нагрузки содержит модуль преобразователя напряжения, вход которого соединен с внешней питающей сетью, а выход соединен с силовыми входами n...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596620
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.8857

Интегрированная система регистрации данных, диагностики технического и физического состояния комплекса "человек - машина"

Изобретение относится к приборостроительной технике и может быть использовано на летательных аппаратах для обработки, хранения и отображения полетной информации. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей системы в части обеспечения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602350
Дата охранного документа: 20.11.2016
25.08.2017
№217.015.9d67

Способ тепловой защиты электронных модулей

Изобретение относится к средствам защиты микроэлектронного оборудования от внешних разрушающих факторов, таких как длительные высокотемпературные воздействия. Технический результат - создание способа эффективного теплопоглощения тепла от электронного модуля путем повышения удельной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610715
Дата охранного документа: 15.02.2017
25.08.2017
№217.015.a100

Микропористый теплоизоляционный материал

Изобретение относится к технологии производства теплоизоляционных материалов и может быть использовано в авиакосмической технике, в приборостроении, машиностроении, строительстве и других областях техники. Микропористый теплоизоляционный материал состоит из аморфных сферических частиц диоксида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606440
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.b527

Полимерный теплопроводящий композиционный материал

Изобретение относится к области теплопроводящих диэлектрических материалов и может найти применение при изготовлении теплоотводящих прокладок, лент, герметиков, заливочных компаундов для чипов компьютерной памяти, изделий силовой электронике, портативных устройств, блоков электропитания и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614334
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.d331

Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата

Устройство контроля напряженно-деформируемого состояния конструкции летательного аппарата содержит измерительные каналы на волоконно-оптических брегговских датчиках, измерительные каналы многовитковых волоконно-оптических датчиков на внутрисветовом эффекте Доплера, блок волоконно-оптической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621931
Дата охранного документа: 08.06.2017
26.08.2017
№217.015.e9f4

Управляемый ключевой электронный коммутатор

Изобретение относится к электронной коммутационной технике применительно для обеспечения коммутации силовых энергетических цепей постоянного тока с защитой от перегрузки и использования их в качестве интерфейсных линий передачи информации. Технический результат заключается в повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628129
Дата охранного документа: 15.08.2017
+ добавить свой РИД