РЕЛЕ ИНТЕГРАЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОННОЕ С КОСВЕННЫМ КОНТРОЛЕМ СТАТУСА ВЫХОДА

Реле интегральное электронное с косвенным контролем статуса выхода 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 В2 Н03К 17/16, H01L 25/00 опубликован 11.07.2006; US 6873065 В2 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 электронное реле с гальванической развязкой (RU 125793 U1 МПК Н03К 17/00, опубликован 10.03.2013), включающее интегральный входной драйвер, состоящий из маломощного генератора, делителя частоты, построенного на счетном триггере и выходные N-канальные транзисторы; импульсный трансформатор гальванической развязки с двумя первичными и двумя вторичными обмотками; два выпрямляющих диода Шоттки, подключенных к затвору выходного N-канального ДМОП транзистора с токосъемным резистором в цепи стока; интегральную КМОП схему контроля тока в выходных цепях, подключенную к питанию выходного драйвера с использованием резистора и стабилитрона для питания аналогового компаратора; резисторный делитель, определяющий значение контролируемого тока через токосъемный резистор на компараторе; транзисторную оптопару, подключенную к выходу компаратора.
Основным недостатком прототипа является использование токосъемного резистора, включенного в цепь последовательно с коммутируемой нагрузкой, что приводит к увеличению сопротивления в цепи выходного коммутатора и паразитному тепловыделению при протекании больших коммутируемых токов.
Полезная модель направлена на получение технического результата - снижение сопротивления в цепи выходного коммутатора и рассеиваемой мощности при протекании больших коммутируемых токов.
Поставленная цель достигается тем, в реле интегральном электронном, содержащем интегральный входной драйвер, состоящий из маломощного генератора, делителя частоты, построенного на счетном триггере и выходные N-канальные транзисторы; импульсный трансформатор гальванической развязки с двумя первичными и двумя вторичными обмотками; два выпрямляющих диода Шоттки, подключенных к затвору выходного N-канального ДМОП транзистора с токосъемным резистором в цепи стока; интегральную КМОП схему контроля тока в выходных цепях, подключенную к питанию выходного драйвера с использованием резистора и стабилитрона для питания аналогового компаратора; резисторный делитель, определяющий значение контролируемого тока через токосъемный резистор на компараторе; транзисторную оптопару, подключенную к выходу компаратора, выходной N-канальный ДМОП транзистор подключается к отдельному выходу на нагрузку, и токосъемный резистор подключается к выходу на нагрузку и к выходу реле через дополнительный маломощный МОП транзистор.
На фиг. 1 представлена структурная схема реле интегрального электронного с косвенным контролем статуса выхода. Реле интегральное 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 с выводом на выход на нагрузку 36. Токосъемный резистор 20 включен в цепь истока маломощного МОП транзистора 35 и соединен с выходом на нагрузку 36.
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 значение контролируемого тока 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 регулируемым 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 , 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 затворам выходного N-канального ДМОП транзистора 17 и маломощного МОП транзистора 35. 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 питает схему контроля тока 21 и открывает (включает) ДМОП транзистор 17, подключенный к выводам 18 и 36, и МОП транзистор статуса 35, подключенный к выводу 18 и токосъемному резистору статуса 20.
При отсутствии тока в цепи внешней нагрузки 37 падение напряжения на резисторе 20 превышает пороговый уровень, задаваемый делителем от резисторов 25 и 26, аналоговый компаратор 24 переходит по выходу в состояние логической «1».
Сигнал с выхода компаратора 24 включает ИК диод 29, который открывает фототранзистор 33.
Данное состояние фиксируется по управляющим выводам 31 и 32 электронного реле, как состояние отсутствия тока во внешней нагрузке 37.
При включении (подключении) внешней нагрузки 37 и протекании коммутируемого тока через ДМОП транзистор 17, внешняя нагрузка 37 шунтирует токосъемный резистор статуса 20 и снижает напряжение на резисторе 20 ниже порогового уровня, задаваемого делителем от резисторов 25 и 26, аналоговый компаратор 24 переходит по выходу в состояние логического «0».
ИК диод 29 выключается и закрывает фототранзистор 33. Данное состояние фиксируется по управляющим выводам 31 и 32 электронного реле, как состояние наличия тока во внешней нагрузке 37.
Временные диаграммы сигналов реле интегрального электронного с трансформаторной развязкой и контролем статуса выхода и перегрузки представлены на фиг. 2.
Технический результат достигается за счет вынесения из корпуса реле интегрального электронного резистора делителя, подключаемого к общей шине.