РЕЛЕ ИНТЕГРАЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОННОЕ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ 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).
В качестве прототипа выбрано электронное реле с гальванической развязкой (RU 74021 U1 МПК Н03К 17/78, опубликованный 10.06.2008), включающее входы управления реле, коммутирующее устройство на n-МОП транзисторе, устройство разряда на резисторе, узел гальванической развязки, содержащий генератор импульсов, импульсный трансформатор и выпрямительный диод.
Основным недостатком прототипа является низкий коэффициент полезного действия (КПД) узла гальванической развязки вследствие однотактной схемы включения трансформатора, паразитной потребляемой мощности генератора и выпрямительного диода.
Полезная модель направлена на получение технического результата - повышение КПД электронного реле.
Поставленная цель достигается тем, что в реле интегральном электронном с трансформаторной развязкой интегральный входной драйвер содержит встроенный микромощный генератор опорной частоты большой скважности, что обеспечивает низкие ток потребления и потребляемую мощность; двухтактная схема включения трансформатора с двумя первичными обмотками, подключенными к противофазным выходам входного драйвера, и двумя вторичными обмотками, соединенными через диоды Шоттки с затвором выходного N-канального ДМОП транзистора обеспечивают высокий КПД гальванической развязки.
На фиг.1 представлена структурная схема реле интегрального электронного с трансформаторной развязкой. Реле электронное включает интегральный входной драйвер 1; состоящий из микромощного 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 и резистор разряда 16. Выходной драйвер подключен к затвору выходного N-канального ДМОП транзистора 17.
Реле интегральное электронное с трансформаторной развязкой 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 ходу 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. При наличии сигнала на трансформаторе сигнал с диодов открывает (включает) ДМОП транзистор, подключенный к выводам 18 и 19. Фильтрация переменного сигнала по затвору обеспечивается емкостями затвора ДМОП транзистора и катодов диодов Шоттки.
Временные диаграммы сигналов реле интегрального электронного с трансформаторной развязкой представлены на фиг.2.
Технический результат достигается за счет следующих технических решений:
- КМОП интегральным входным драйвером со встроенным генератором, построенным на маломощных транзисторах и формирующим сигнал большой скважности, поскольку потребление КМОП микросхем осуществляется только в момент переключения (действия импульса);
- двухтактной схемой включения трансформатора с двумя обмотками, поскольку на закрытом N-канальном транзисторе 4 или 5 поочередно обеспечивается удвоение напряжения питания, задаваемого на вывод 6;
- схемой выпрямления сигнала с обмоток 12 и 13, что позволяет формировать сигнал управления затвором и по положительной, и отрицательной полуволне с трансформатора;
- применением диодов Шоттки с низким прямым падением напряжения, что снижает паразитное потребление и рассеивание энергии.