×
26.08.2017
217.015.e9f4

Управляемый ключевой электронный коммутатор

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002628129
Дата охранного документа
15.08.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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 быстродействия защиты при недопустимых перегрузках по току, управляемого посредством создания коммутатора с дистанционным управлением, реализованного на полевом транзисторе с минимальным сопротивлением в открытом состоянии, используемого в качестве силового ключа, и обеспечении качества защиты за счет применения токового датчика и быстродействующей схемы защиты, работающей в режиме триггера по состоянию перегрузки, позволяющего удерживать ключ после возникновения перегрузки по току в отключенном состоянии до снятия управляющего сигнала и обеспечения повторного включения. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электронной коммутационной технике применительно к автоматике СУО ЛА и НК для обеспечения коммутации силовых энергетических цепей постоянного тока с защитой от перегрузки.

Для защиты силовых цепей от перегрузки по току широко применяются плавкие предохранители (ВП, ВПБ), предохранительные устройства защиты релейного типа (автоматы защиты типа АЗК, АЗРГК) и электронные предохранители с узким значением величины рабочего напряжения и пропускаемого тока.

Известно техническое решение, патент №2185016 RU «Устройство для коммутации и токовой защиты цепей постоянного тока».

Недостатком данного изобретения является то, что длительность включения-отключения занимает большое время на срабатывание (отключение) разрывных механических контактов (более 0,1 мс), которые приводят к отказу электронных полупроводниковых приборов в устройствах, т.к. имеют более высокие временные требования к перегрузке по току (не более 10 мкс).

В качестве прототипа выбрано техническое решение, а.с. № SU 1429099. Ключевой регулятор напряжения с защитой от перегрузки по току, содержащий силовой транзистор, силовой трансформатор, узел пропорционального токового управления с согласующим трансформатором, который имеет обмотку положительной обратной связи по току и последовательно соединенные выходную и вольтодобавочную обмотки, и узел защиты от перегрузок по току, состоящий из резисторного датчика тока, токоограничительного резистора, ключа, выполненного на комплементарной паре транзисторов, трех диодов, накопительного конденсатора и вспомогательной обмотки в составе силового трансформатора, первичная обмотка которого, переход коллектор - эмиттер силового транзистора и обмотка положительной обратной связи по току согласующего трансформатора включены последовательно между входными клеммами, база силового транзистора подключена к общему выводу выходной и вольтодобавочной обмоток согласующего трансформатора, выход ключа подключен через первый диод к другому выводу вольтодобавочной обмотки согласующего трансформатора и через резистор и второй диод - к одному из выводов накопительного конденсатора и третьего диода. Другие выводы, которые по отдельности подключены к вспомогательной обмотке силового трансформатора, причем указанный другой вывод накопительного конденсатора соединен с общим выводом ключа и выводов датчика тока, который другим выводом через токоограничительный резистор соединен с входом ключа.

Недостатком прототипа являются низкие токи коммутации, относительно невысокое быстродействие, обусловленное низкой частотой преобразования генератора на силовом транзисторе как источника радиопомех, отсутствие дистанционного контроля за работой устройства при включении/отключении и перегрузках по току с возможностью изменения порога при работе в цикле.

Технической задачей изобретения является обеспечение работы коммутационного устройства внешнего управления с высоким быстродействием защиты при недопустимых перегрузках по току.

Техническим результатом является создание коммутатора с дистанционным управлением на полевом транзисторе с минимальным сопротивлением в открытом состоянии, используемого в качестве силового ключа с обеспечением качества защиты за счет применения токового датчика и быстродействующей схемы защиты, работающей в режиме триггера по состоянию перегрузки, позволяющего удерживать транзисторный ключ после возникновения перегрузки по току в отключенном состоянии до снятия управляющего сигнала и обеспечения повторного включения.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый управляемый ключевой электронный коммутатор содержит:

пороговый усилитель на транзисторе VT1 с программно изменяемым измерительным резистором-шунтом R-ш, подключенным в цепи между базой и эмиттером порогового усилителя, где эмиттер транзистора и первый верхний вывод резистора-шунта R-ш являются входом устройства,

силовой ключ, организованный на транзисторе VT3, подключен истоком к выводу базы VT1 и второму выводу резистора - шунта R-ш порогового усилителя, затвор транзистора VT3 подключен к средней точке резистивного делителя R4, R5 и катоду диода VD1, верхний вывод резистора R1 подключен к верхнему уровню питания, выходом устройства является сток транзистора VT3,

узел начальной установки на транзисторе VT2, управляющий вход которого подключен к нижнему выводу выхода управляющей входной микросхемы D1, делителю C1, R1, R2 и базе транзистора VT1, где эмиттер транзистора VT1 подключен к нижнему уровню питающего напряжения, а коллектор - к нижнему выводу резистора R3 и верхнему выводу входа верхнего канала микросхемы D2. Крайние выводы делителя С1 и R2 подключены к цепям питающего напряжения,

высокочастотный триггер, организованный на микросхеме D2, в которой вывод входа верхнего канала подключен к нижнему выводу резистора R3 и коллектору транзистора VT2, нижний вывод входа верхнего канала подключен к верхнему выводу входа второго канала, а нижний вывод второго канала подключен к нижнему уровню питающего напряжения, выход верхнего вывода первого канала подключен к верхнему уровню питающего напряжения, нижний вывод выхода первого канала подключен к коллектору транзистора VT1, верхнему выводу резистора R3 и аноду диода VD1, оба вывода выходов второго канала подключены к входу внешней управляющей ЦВМ,

устройство управления, состоящее из управляющей входной микросхемы D1, нижний вывод выхода которой подключен к нижнему выводу резистора R5, а верхний вывод к нижнему уровню входного питания.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена функциональная схема заявляемого устройства, а на фиг. 2 - структурная схема.

Устройство содержит:

пороговый усилитель 1 на транзисторе VT1 с программно изменяемым измерительным резистором-шунтом R-ш, подключенным в цепи между базой и эмиттером порогового усилителя 1, где эмиттер транзистора и первый верхний вывод резистора-шунта R-ш являются входом устройства;

силовой ключ 2, организованный на полевом транзисторе VT3, подключен истоком к выводу базы VT1 и второму выводу резистора-шунта R-ш порогового усилителя 1, выходом устройства является сток транзистора VT3, затвор транзистора VT3 подключен к резистивному делителю R4, R5 и катоду диода VD1;

узел начальной установки 4, организованный на транзисторе VT2, эмиттер которого подключен к нижнему уровню питающего напряжения, а коллектор - к нижнему выводу резистора R3 и верхнему выводу входа микросхемы D2, управление которой осуществляется нижним выходным выводом управляющей входной микросхемы D1 посредством делителя С1, R1, R2, где нижний вывод делителя микросхемы D1 подключены к цепям питания низкого уровня, а верхний вывод конденсатора С1 к цепям питания верхнего уровня, нижний вывод конденсатора соединен с верхним выводом резистора R1;

триггер 5, организованный на микросхеме D2, в которой верхний вход верхнего канала подключен к нижнему выводу резистора R3 и коллектору транзистора VT2, нижний вывод верхнего канала подключен к верхнему выводу нижнего канала, а нижний вывод нижнего канала подключен к нижнему уровню питающего напряжения, при этом верхний вывод выхода верхнего канала подключен к верхнему уровню питающего напряжения, а нижний вывод выхода первого канала подключен к верхнему выводу резистора R3,

устройство управления 3, состоящее из управляющей входной микросхемы D1, нижний вывод которой подключен к нижнему выводу резистора R5, а верхний вывод D1 - к нижнему уровню питающей сети. Входы «Вкл из ЦВМ» и выходы «Вых в ЦВМ» подключены к внешнему управляющему устройству.

Устройство работает следующим образом.

На вход «Вход +27В» порогового усилителя 1 подается постоянное напряжение +27В, которое на выход «Выход +27В» силового ключа 2 может быть подано только при наличии сигнала разрешения по управляющему сигналу «Вкл из ЦВМ» и установкой выбранной величины R-ш порогового ограничителя (по необходимому току нагрузки величиной резистора-шунта).

До подачи разрешающего сигнала включения внешнего управления узел начальной установки (организованный на VT2) удерживает силовой транзистор в закрытом состоянии и в момент включения устанавливает триггер 5, организованный на микросхеме D2, в исходное, отключенное состояние выходных цепей за счет энергии цепи R1C1. После подачи разрешающего сигнала «Вкл из ЦВМ» через замкнутые выходные контакты управляющей входной микросхемы D1 транзистор VT2 узла начальной установки 4 запирается и включается питание резистивного делителя R4, R5 устройства управления 3, средняя точка которого и открывает силовой транзистор VT3. При этом и на выходе силового узла 2 и устройства в целом появляется напряжение «Выход+27 В» с допустимыми токами нагрузки и удерживается во включенном состоянии до снятия внешнего входного управляющего сигнала или момента превышения тока в нагрузке порогового усилителя 1. При возникновении превышающих токов в нагрузке порогового усилителя 1 и достижении на датчике тока порогового напряжения на резисторе R-ш приблизительно 0,7В и более открывается транзистор VT1 порогового усилителя 1. При этом достигается следующее условие:

U пор = I макс × R-ш ≈ 0,7 В,

где U пор - пороговое напряжение включения защиты;

R-ш - величина сопротивления резистора-шунта;

I макс - максимальный рабочий ток.

Величина максимального выходного рабочего тока определяется выражением:

I макс = 0,7 В / R-ш.

Открытый транзистор VT1 порогового устройства 1 своим током коллектора, проходящим через верхний и нижний входные контакты (входные диоды) микросхемы D2, замыкает выходные группы контактов триггера 5 и, посредством цепи обратной связи (резистора R3), записывает входные контакты микросхемы D2 триггера 5 и удерживает его в этом состоянии. В результате триггер 5 переводится в аварийное состояние перегрузки, при этом замкнутая нижняя группа выходных контактов триггера 5 формирует внешний сигнал «Вых в ЦВМ» для обработки и контроля. Одновременно триггер 5 в аварийном состоянии посредством закороченных выходов верхнего канала микросхемы D2 транслирует уровень верхнего питающего напряжения через диод VD1 на затвор транзистора VT3, шунтируя резистор R4 резистивного делителя R4, R5 устройства управления 3, и запирает этим транзистор VT3 силового ключа 2 до момента снятия сигнала управления «Вход из ЦВМ» на D1. Повторное включение устройства осуществляется снятием, а затем повторным формированием сигнала «Вкл из ЦВМ» на D1, с возможным изменением величины R-ш допустимого тока в нагрузке.

Управляемый ключевой электронный коммутатор, характеризующийся тем, что содержит: пороговый усилитель на транзисторе VT1 с программно изменяемым измерительным резистором-шунтом R-ш, подключенным в цепи между базой и эмиттером транзистора порогового усилителя, где эмиттер транзистора и первый верхний вывод резистора-шунта R-ш являются входом устройства; силовой ключ, организованный на полевом транзисторе VT3, подключенный истоком к выводу базы VT1 и второму выводу резистора-шунта R-ш порогового усилителя, причем выходом устройства является сток транзистора VT3, затвор транзистора VT3 подключен к резистивному делителю R4, R5 и катоду диода VD1, а средняя точка - к затвору управляющего силового транзистора VT3; узел начальной установки, состоящей из транзистора VT2 и делителя, организованного C1, R1, R2, управляющим входом которой является нижний вывод управляющей входной микросхемы D1, при этом эмиттер транзистора VT2 подключен к нижнему уровню питающего напряжения, а коллектор - к нижнему выводу резистора R3 и верхнему выводу входа верхнего канала микросхемы D2, а крайние выводы делителя С1 и R2 подключены к цепям питающего напряжения; триггер, организованный на микросхеме D2, в которой вход верхнего канала подключен к нижнему выводу резистора R3 и коллектору транзистора VT2, нижний вывод входа верхнего канала подключен к верхнему выводу входа второго канала, а нижний вывод входа второго канала подключен к нижнему уровню питающего напряжения, а выход верхнего вывода первого канала подключен к верхнему уровню питающего напряжения, нижний вывод выхода первого канала подключен к коллектору транзистора VT1, верхнему выводу резистора R3 и аноду диода VD1, оба вывода выходов второго канала подключены к входу внешней управляющей ЦВМ; и устройство управления, состоящее из управляющей входной микросхемы D1, нижний вывод выхода которой подключен к нижнему выводу резистора R5, а верхний вывод выхода - к нижнему уровню питающего напряжения.
Управляемый ключевой электронный коммутатор
Управляемый ключевой электронный коммутатор
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 22.
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
12.01.2017
№217.015.63b3

Многоканальное твердотельное реле с переключающимися контактами

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589371
Дата охранного документа: 10.07.2016
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
20.01.2018
№218.016.0fd3

Устройство для управления светодиодными индикаторами, используемыми для подсвета пультов ла

Изобретение относится к светотехнике и электронной коммутации для обеспечения управлением яркостью свечения светодиодов (СД) для подсвета знаков и надписей на лицевой панели пультов, используемых в бортовом оборудовании летательных аппаратов (ЛА) с изменяющейся внешней засветкой, а также для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633531
Дата охранного документа: 13.10.2017
04.04.2018
№218.016.31b4

Способ изготовления микроэлектронного узла

Изобретение относится к технологии монтажа микроэлектронных компонентов в модули с встроенными в плату компонентами. Технический результат - упрощение процесса изготовления микроэлектронных узлов, увеличение плотности упаковки компонентов, улучшение массогабаритных характеристик сборочного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645151
Дата охранного документа: 16.02.2018
Показаны записи 1-10 из 11.
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
12.01.2017
№217.015.63b3

Многоканальное твердотельное реле с переключающимися контактами

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589371
Дата охранного документа: 10.07.2016
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
20.01.2018
№218.016.0fd3

Устройство для управления светодиодными индикаторами, используемыми для подсвета пультов ла

Изобретение относится к светотехнике и электронной коммутации для обеспечения управлением яркостью свечения светодиодов (СД) для подсвета знаков и надписей на лицевой панели пультов, используемых в бортовом оборудовании летательных аппаратов (ЛА) с изменяющейся внешней засветкой, а также для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633531
Дата охранного документа: 13.10.2017
04.04.2018
№218.016.31b4

Способ изготовления микроэлектронного узла

Изобретение относится к технологии монтажа микроэлектронных компонентов в модули с встроенными в плату компонентами. Технический результат - упрощение процесса изготовления микроэлектронных узлов, увеличение плотности упаковки компонентов, улучшение массогабаритных характеристик сборочного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645151
Дата охранного документа: 16.02.2018
+ добавить свой РИД