Реле интегральное электронное с трансформаторной развязкой и схемой разряда
Полезная модель относится к электронной технике и может быть использована в качестве коммутатора. Технический результат заключается в увеличении быстродействия реле электронного. Для достижения данного технического результата в реле интегральном электронном с трансформаторной развязкой и схемой разряда взамен резистора разряда выходного ДМОП транзистора введена интегральная КМОП схема разряда, обеспечивающая бесконечно большое сопротивление разряда затвора выходного ДМОП транзистора при включении и минимальное сопротивление разряда при выключении.
Реле интегральное электронное относится к электронной технике и может быть использовано в качестве коммутатора.
Известны устройства гальванической развязки, использующие трансформаторную связь и включающие входной драйвер, импульсный трансформатор и выходной драйвер (US 7421028 В2 Н04В 3/00 опубликован 02.09.2008; US 7075329 B2 Н03К 17/16, H01L 25/00 опубликован 11.07.2006; US 6873065 B2 H02F 27/42 опубликован 29.03.2005; RU 74021 U1 МПК Н03К 17/78, опубликован 10.06.2008).
В качестве прототипа выбрано реле электронное с гальванической развязкой (RU 108250 U1 МПК Н03К 17/00, опубликован 10.09.2011), включающее входы управления реле, генератор опорной частоты с двухтактными противофазными выходами, подключенными к трансформатору с двумя первичными обмотками и двумя вторичными, соединенными через диоды Шоттки с затвором выходного n-канального ДМОП транзистора и резистором разряда.
Основным недостатком прототипа является низкое быстродействие вследствие применения резистора в разрядной цепи, замедляющего включение из-за протекания тока при заряде затвора выходного n-канального ДМОП транзистора и не обеспечивающего быстрый разряд затвора выходного n-канального ДМОП транзистора при выключении.
Полезная модель направлена на получение технического результата - увеличение быстродействия электронного реле.
Поставленная цель достигается тем, в реле интегральном электронном, содержащем входы управления реле, генератор опорной частоты с двухтактными противофазными выходами, подключенными к трансформатору с двумя первичными обмотками и двумя вторичными, соединенными через диоды Шоттки с затвором выходного n-канального ДМОП транзистора; выполнена замена резистора разряда интегральной схемой разряда.
На фиг.1 представлена структурная схема реле интегрального электронного с трансформаторной развязкой и схемой разряда. Реле электронное включает интегральный входной драйвер 1; состоящий из маломощного генератора 2; делителя частоты 3, построенного на счетном триггере; выходные N-канальные транзисторы 4, 5. Гальваническая развязка обеспечивается импульсным трансформатором 9 с двумя первичными 10, 11 и двумя вторичными обмотками 12, 13. Схема выходного драйвера включает два диода Шоттки 14, 15. Выходной драйвер подключен к затвору выходного N-канального ДМОП транзистора 17. Интегральная КМОП схема разряда 20 подключена к питанию выходного драйвера, переменному напряжению с вторичной обмотки трансформатора 12 и затвору выходного N-канального ДМОП транзистора 17. Интегральная схема разряда включает микромощный генератор 21, делитель частоты 22, построенный на счетном триггере, ключевой МОП транзистор 23.
Реле интегральное электронное с трансформаторной развязкой и схемой разряда работает следующим образом. Интегральный входной драйвер 1, изготовленный по КМОП технологии, имеет выводы питания (6 - питание, 8 - входной общий вывод) и разрешения 7. При наличии высокого логического уровня по входу разрешения 7 происходит запуск маломощного генератора опорной частоты со скважностью не менее 100.
Формирование двухтактного сигнала осуществляется счетным триггером 3 на прямом и инверсном выходах Q и 
, подключенных к затворам выходных N-канальных транзисторов 4 и 5 интегрального входного драйвера.
Выходные N-канальные транзисторы подключены к двум первичным обмоткам 10 и 11 импульсного трансформатора 9. Первичные обмотки свободным концом подключаются к выводу напряжения питания 6.
Вторичные обмотки 12 и 13 импульсного трансформатора 9 подключены одним концом к выходному общему выводу 19, другими - к диодам Шоттки, подключенных катодами к затвору выходного N-канального ДМОП транзистора 17. Фильтрация и выпрямление переменного сигнала по затвору обеспечивается емкостями затвора ДМОП транзистора и катодов диодов Шоттки. При наличии сигнала на трансформаторе:
- постоянный сигнал с диодов открывает (включает) ДМОП транзистор, подключенный к выводам 18 и 19, и питает схему разряда 20;
- переменный сигнал с вторичной обмотки трансформатора 12 устанавливает в логический «0» счетный триггер 22, запирающий ключевой МОП транзистор 23.
Происходит быстрый заряд затвора выходного N-канального ДМОП транзистора 17 и включение электронного реле в целом.
При наличии низкого логического уровня по входу разрешения 7 отсутствует сигнал со счетного триггера 3 и вторичных обмоток трансформатора 12, 13. Затвор выходного N-канального ДМОП транзистора 17 находится в заряженном состоянии и обеспечивает питание интегральной схемы разряда 20.
При отсутствии сигнала установки с вторичной обмотки трансформатора 12 происходит запуск маломощного генератора 21, переключающего счетный триггер 22 логическую «1», отпирающую ключевой МОП транзистор 23. Происходит быстрый разряд затвора выходного N-канального ДМОП транзистора 17 и выключение электронного реле в целом.
Временные диаграммы сигналов реле интегрального электронного с трансформаторной развязкой и схемой разряда представлены на фиг.2.
Технический результат достигается за счет исключения из схемы реле электронного резистора разряда затвора выходного ДМОП транзистора и включения в конструкцию интегральной КМОП схемы разряда, обеспечивающей бесконечно большое сопротивление разряда затвора выходного ДМОП транзистора при включении и минимальное сопротивление разряда при выключении.
Реле интегральное электронное с трансформаторной развязкой и схемой разряда, содержащее входы управления реле, генератор опорной частоты с двухтактными противофазными выходами, подключенными к трансформатору с двумя первичными обмотками и двумя вторичными, соединенными через диоды Шоттки с затвором выходного n-канального ДМОП транзистора, отличающееся тем, что взамен резистора разряда введена интегральная схема разряда с генератором, делителем частоты и ключевым МОП транзистором.
