Koordynacja strukturalnych obwodów logicznych z obwodami mocy

Rozwój strukturalnych obwodów logicznych na bezstykowych elementach logicznych prawie zawsze oznacza, że ​​przełączanie obwodów mocy, które będą sterowane przez obwód logiczny, musi być również przeprowadzane na elementach bezstykowych, którymi mogą być tyrystory, triaki, urządzenia optoelektroniczne .

Wyjątkiem od tej reguły mogą być tylko przekaźniki do monitorowania napięcia, prądu, mocy i innych parametrów, które nie zostały jeszcze przeniesione na elementy bezdotykowe. Różnica w parametrach sygnałów wyjściowych strukturalnych układów logicznych i parametrów aparatury łączeniowej wymusza rozwiązanie problemu dopasowania tych parametrów.

Zadaniem dopasowującym jest przekształcenie sygnału wyjściowego układu logicznego na sygnał o takich parametrach, które przekraczałyby analogiczne parametry obwodów wejściowych bezstykowych urządzeń przełączających.

Rozwiązanie tego problemu zależy od parametrów obciążenia obwodu mocy.W przypadku obciążeń o małej mocy lub przełączania obwodów sygnałowych może nie być wymagana żadna specjalna koordynacja. W takim przypadku prąd obciążenia wyjściowego elementu logicznego musi być większy lub w skrajnym przypadku równy prądowi wejściowemu transoptora, tj. Prąd diody LED lub suma prądów diody LED, jeśli funkcja wyjścia steruje wieloma obwodami zasilania.

Gdy ten warunek jest spełniony, nie jest wymagana żadna umowa. Wystarczy wybrać optotyrystor o prądzie diody LED mniejszym niż prąd obciążenia wyjściowego elementu logicznego, a prąd fototyrystora jest większy niż prąd znamionowy dołączonego obwodu elektrycznego.

W takich obwodach sygnał wyjściowy z elementu logicznego jest podawany na diodę LED transoptora, który z kolei steruje przełączaniem niskoprądowego obwodu mocy elementu obciążenia lub sygnału.

Jeżeli takiego transoptora nie da się dobrać, w takich przypadkach wystarczy wybrać ostatni element układu logicznego, który realizuje funkcję logiczną ze zwiększonym współczynnikiem rozgałęzień lub z otwartym kolektorem, za pomocą którego można uzyskać niezbędne parametry wyjściowy sygnał logiczny i bezpośrednio zastosować go do diody LED transoptora. W takim przypadku konieczne jest wybranie dodatkowego źródła i obliczenie rezystora ograniczającego otwartego kolektora (patrz ryc. 1).

Ryż. 1. Schematy podłączenia transoptorów do wyjścia elementów logicznych: a — na elemencie logicznym z otwartym kolektorem; b — włączenie transoptora do emitera tranzystora; c — wspólny obwód emitera

Na przykład rezystor Rk (ryc. 1 a) można obliczyć z następujących warunków:

Rk = (E-2,5K) / Iin,

gdzie E jest napięciem źródła, które może być równe napięciu źródła dla układów logicznych, ale musi być większe niż 2,5 K; K to liczba diod LED połączonych szeregowo z wyjściem mikroukładu, przy czym uważa się, że na każdą diodę LED przypada około 2,5 V; Iin jest prądem wejściowym transoptora, czyli prądem diody LED.

W przypadku tego obwodu przełączającego prąd płynący przez rezystor i diodę LED nie powinien przekraczać prądu chipa. Jeśli planujesz podłączyć dużą liczbę diod LED do wyjścia mikroukładu, zaleca się wybranie logiki z wysokim progiem jako elementów logicznych.

Pojedynczy poziom sygnału dla tej logiki osiąga wartość 13,5 V. W ten sposób wyjście takiej logiki można podać na wejście przełącznika tranzystorowego i podłączyć szeregowo do emitera do sześciu diod LED (rys. 1 b) (schemat pokazuje jeden transoptor). W tym przypadku wartość rezystora ograniczającego prąd Rk jest określana w taki sam sposób, jak dla obwodu na ryc. 1a. W przypadku logiki niskoprogowej diody LED można przełączać równolegle. W takim przypadku wartość rezystancji rezystora Rk można obliczyć ze wzoru:

Rk = (E — 2,5) / (K * Iin).

Tranzystor musi być dobrany tak, aby dopuszczalny prąd kolektora przekraczał sumaryczny prąd wszystkich połączonych równolegle diod LED, natomiast prąd wyjściowy elementu logicznego musi niezawodnie otwierać tranzystor.

na ryc. 1 c pokazuje obwód z włączeniem diod LED do kolektora tranzystora. Diody LED w tym obwodzie można łączyć szeregowo i równolegle (nie pokazano na schemacie). Rezystancja Rk w tym przypadku będzie równa:

Rk = (E — K2,5) / (N * Iin),

gdzie — N to liczba równoległych gałęzi LED.

Dla wszystkich obliczonych rezystorów konieczne jest obliczenie ich mocy zgodnie ze znanym wzorem P = I2 R. Dla mocniejszych użytkowników konieczne jest zastosowanie przełączania tyrystorowego lub triakowego. W tym przypadku transoptor może być również wykorzystany do galwanicznej izolacji układu logiki strukturalnej oraz obwodu mocy obciążenia wykonawczego.

W obwodach przełączania silników asynchronicznych lub trójfazowych obciążeń prądem sinusoidalnym zaleca się stosowanie triaków wyzwalanych tyrystorami optycznymi, a w obwodach przełączania z silnikami prądu stałego lub innymi obciążeniami prądu stałego zaleca się stosowanie tyrystory... Przykłady obwodów przełączających dla obwodów prądu przemiennego i stałego pokazano na ryc. 2 i ryc. 3.

Ryż. 2. Schematy komunikacji trójfazowego silnika asynchronicznego

Ryż. 3. Obwód komutacyjny silnika prądu stałego

Rysunek 2a przedstawia schemat przełączania trójfazowego silnika asynchronicznego, którego prąd znamionowy jest mniejszy lub równy prądowi znamionowemu tyrystora optycznego.

Rysunek 2b przedstawia schemat przełączania silnika indukcyjnego, którego prąd znamionowy nie może być przełączany przez tyrystory optyczne, ale jest mniejszy lub równy prądowi znamionowemu sterowanego triaka. Prąd znamionowy tyrystora optycznego jest dobierany zgodnie z prądem sterującym sterowanego triaka.

Rysunek 3a przedstawia obwód przełączający silnika prądu stałego, którego prąd znamionowy nie przekracza maksymalnego dopuszczalnego prądu optotyrystora.

Rysunek 3b przedstawia podobny schemat przełączania silnika prądu stałego, którego prądu znamionowego nie można przełączać za pomocą tyrystorów optycznych.