Реле интегральное электронное с трансформаторной развязкой и контролем статуса выхода и перегрузки

Полезная модель относится к электронной технике и может быть использована в качестве коммутатора. Технический результат заключается в контроле протекающего тока в выходных цепях и отключении выхода в случае перегрузки. Для достижения данного технического результата в реле интегральном электронном с трансформаторной развязкой и контролем статуса выхода и перегрузки введены токосъемный резистор, интегральная схема контроля тока в выходных цепях и транзисторная оптопара для передачи статусного сигнала с гальванической развязкой.

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 том с защитой от перегрузки по току (RU 79359 U1 Н03К 17/00, опубликован 27.12.2008).

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 отсутствие контроля протекающего тока в выходных цепях.

Полезная модель направлена на получение технического результата - контроля протекающего тока в выходных цепях и отключения выхода в случае перегрузки.

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 введены токосъемный резистор, интегральная схема контроля тока в выходных (коммутирующих) цепях и транзисторная оптопара для передачи статусного сигнала с гальванической развязкой.

На фиг.1 представлена структурная схема реле интегрального электронного с трансформаторной развязкой и контролем статуса выхода и перегрузки. 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. Токосъемный резистор 20 включен в цепь истока выходного N-канального ДМОП транзистора 17.

Интегральная КМОП схема контроля тока в выходных цепях 21 подключена к питанию выходного драйвера. Встроенные в схему резистор 22 и стабилитрон 23 обеспечивают стабильное напряжение питания аналогового компаратора 24. Встроенные в схему резисторы 25 и 26 образуют делитель, определяющий контролируемый ток через токосъемный резистор 20.

Выход аналогового компаратора 24 подключен к выводам 27 и 28 ИК диода 29 транзисторной оптопары 30. Выходы 31 и 32 фототранзистора 33 транзисторной оптопары 30 выведены на сторону управления реле интегрального электронного.

Реле интегральное электронное с трансформаторной развязкой и контролем статуса выхода и перегрузки 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 Q, 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 14 и 15 открывает (включает) ДМОП транзистор 17, подключенный к выводам 18 и 19, и питает схему контроля тока 21.

При протекании коммутируемого тока через ДМОП транзистор 17 и превышении падения напряжения на резисторе 20 порогового уровня, задаваемого делителем от резисторов 25 и 26 аналоговый компаратор переходит по выходу в состояние логической «1». Данный сигнал включает ИК диод 29, который открывает фототранзистор 33.

Данное состояние фиксируется по управляющим выводам 31 и 32 электронного реле, как состояние включенного коммутирующего ДМОП транзистора 17.

При низких значениях опорного напряжения, задаваемого делителем от резисторов 25 и 26, на выводах 31 и 32 формируется сигнал статуса выхода.

При высоких значениях опорного напряжения, задаваемого делителем от резисторов 25 и 26, на выводах 31 и 32 формируется сигнал короткого замыкания (перегрузки) выхода.

В последнем случае подключение выхода 31 к управляющему входу 7 приводит к остановке реле и защите от перегрузки. Подключение внешнего конденсатора позволяет настроить задержку срабатывания защиты от перегрузки, в том числе и для обеспечения помехозащищенности электронного реле.

Временные диаграммы сигналов реле интегрального электронного с трансформаторной развязкой и контролем статуса выхода и перегрузки представлены на фиг.2.

Технический результат достигается за счет введения в схему реле электронного токосъемного резистора, интегральной схемы контроля тока в выходных цепях и транзисторной оптопары для передачи статусного сигнала с гальванической развязкой.

Реле интегральное электронное с трансформаторной развязкой и контролем статуса выхода и перегрузки, 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 и резистором разряда, отличающееся тем, что в цепь истока выходного n-канального ДМОП транзистора введен токосъемный резистор и в цепь затвора выходного n-канального ДМОП транзистора введена схема контроля тока, включающая стабилитрон, резисторы делителя опорного напряжения и аналоговый компаратор, формирующий сигнал, определяемый уровнем тока на токосъемном резисторе, статуса выхода, подаваемый на транзисторную оптопару для передачи статусного сигнала с гальванической развязкой во входные цепи для их отключения в случае перегрузки выхода.