УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОТЕКАНИЯ ТОКА
CURRENT FLOW CONTROL DEVICE

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в системах управления ракетоносителя, в системах управления разгонным блоком для контроля прохождения команд в коммутационных схемах.
Известно устройство протекания тока «Элемент сравнения» (1), относящееся к импульсной технике. Оно содержит входные шины, резисторы, диоды, компараторы, P-N-P-транзистор и N-P-N-транзистор. В устройстве формируется суммарный входной сигнал, который поступает на компараторы, что позволяет работать с разнополярными сигналами и при отсутствии сигналов обеспечивает новые связи между элементами.
Наиболее близким способом по сущности и достигаемому эффекту является коммутатор со схемой контроля протекания тока (2).
Данное устройство содержит первый и второй КМДП-ключи, первый и второй D-триггеры, элемент И, инвертор, входную шину, выходную шину, управляющую шину, источник опорного напряжения, пороговый элемент, элемент задержки.
Каждый КМДП-ключ состоит из параллельно включенных МДП-транзисторов разного типа проводимости и дополнительного инвертора.
Контроль состояния выходной шины устройства происходит в процессе самой работы коммутатора, что обеспечивает увеличение его пропускной способности.
Для этого в коммутатор введены пороговый элемент и элемент задержки, с помощью которых в D-триггерах записывается информация о состоянии выходной шины в моменты после включения и выключения КМДП-ключа, служащего для цепей контроля, в то время как основной КМДП-ключ включается только после совпадения контрольной информации, записанной в D-триггерах.
Но данное устройство недостаточно надежно, т.к. контроль осуществляется по факту наличия напряжения в цепи. Это не позволяет проверить целостность цепей между коммутатором и нагрузкой, что является недостаточно надежным при управлении. Управление по току является более надежным.
Поэтому задача изобретения состоит в создании устройства контроля протекания тока, повышающего надежность работы коммутирующего устройства.
Устройство контроля протекания тока представлено на схеме.
Устройство содержит первый КМДП-ключ 1, диод 2, второй КМДП-ключ 3, пороговый элемент с инверсным выходом 4, D-триггер 5, токозадающий резистор 6, развязывающий диод 7, вторичный источник питания 8, входную плюсовую шину 9, управляющую шину 10, выходную плюсовую шину 11, входную минусовую шину 12, выходную минусовую шину 13, информационный выход D-триггера 14, тактовый вход D-триггера 15.
Связи между элементами технического решения должны быть построены следующим образом.
Информационные входы первого КМДП-ключа 1 и второго КМДП - ключа 3 объединены и подключены к управляющей шине 10, а выходы подключены соответственно к выходным плюсовой 11 и минусовой 13 шинам устройства.
Вход первого КМДП-ключа 1 подключен к входной плюсовой шине 9.
Катод диода 2 подсоединен к входной минусовой шине 12, а анод - к входу второго КМДП-ключа 3, к первому выводу токозадающего резистора 6, к первому входу порогового элемента с инверсным выходом 4.
Выход порогового элемента с инверсным выходом 4 соединен с информационным входом D-триггера 5. На тактовый вход D-триггера 15 подается тактовая частота для записи информации в D-триггер. Выход D-триггера 14 является информационным выходом устройства контроля протекания тока.
Второй вход порогового элемента с инверсным выходом соединен с входной минусовой шиной 12 и с плюсовым выводом вторичного источника питания 8. Минусовой вывод вторичного источника питания 8 подключен через развязывающий диод 7 ко второму выводу токозадающего резистора 6.
Устройство работает следующим образом.
На входные (плюсовую и минусовую) шины устройства подается напряжение коммутации.
В исходном состоянии при отсутствии сигнала с управляющей шины первый и второй КМДП-ключи закрыты, сигнал с входной шины не поступает на плюсовую и минусовую выходные шины. Сигнал с плюсового вывода вторичного источника питания поступает на второй вход порогового элемента с инверсным выходом и с минусового вывода вторичного источника питания через развязывающий диод и токозадающий резистор поступает на первый вход порогового элемента с инверсным выходом, на выходе порогового элемента с инверсным выходом отсутствует сигнал, т.е. на вход D-триггера поступает логический «0». С помощью порогового элемента с инверсным выходом в D-триггер записывается информация о состоянии выходных шин в моменты после включения и выключения КМДП-ключей.
При поступлении с управляющей шины единичного сигнала на входы первого и второго КМДП-ключей они открываются, и сигнал с входной плюсовой шины через открытый первый КМДП-ключ поступает на выходную плюсовую шину и через диод, открытый второй КМДП-ключ поступает на выходную минусовую шину устройства.
Параллельно диоду подключается схема, задающая порог срабатывания, состоящая из порогового элемента с инверсным выходом, токозадающего резистора и развязывающего диода, запитываемых вторичным источником питания, при этом положительная полярность вторичного источника питания соединена с отрицательной полярностью напряжения коммутации, подаваемого на минусовую входную шину.
Пороговый элемент с инверсным выходом вырабатывает единичный сигнал в том случае, когда величина тока, протекающего от входной минусовой шины через диод и открытые КМДП-ключи, больше, чем величина тока, протекающего через второй вход порогового элемента с инверсным выходом, развязывающий диод и токозадающий резистор, т.е. ко входу порогового элемента с инверсным выходом будет приложен запирающий потенциал, равный падению напряжения на диоде.
На выходе порогового элемента с инверсным выходом присутствует сигнал, т.е. на вход D-триггера поступает логическая «1».
Токозадающий резистор задает предельно допустимый ток порогового элемента с инверсным выходом. Параметры токозадающего резистора выбираются таким образом, чтобы предельно допустимый ток порогового элемента с инверсным выходом во включенном состоянии был минимальным.
D-триггер является триггером, срабатывающим по переднему фронту тактового сигнала, т.е. при переходе его от нулевого к единичному уровню, и служит для запоминания информации о состоянии выходных шин при включении устройства, например при подаче на управляющую шину единичного сигнала или выключении устройства, т.е. когда управляющая шина принимает нулевой потенциал. Иными словами, с помощью этих устройств в D-триггер записывается информация о состоянии выходных шин в моменты после включения и выключения КМДП-ключей, являющихся выходными ключами коммутатора, а с информационного выхода D-триггера снимается информация о состоянии выходных шин.
Схема контроля протекания тока встроена в коммутатор, и контроль тока осуществляется перед началом работы и непосредственно в процессе работы устройства, что обеспечивает более надежную схему работы.
Устройство контроля протекания тока содержит первый и второй КМДП-ключи, информационные входы которых объединены и подключены к управляющей шине, выходы подключены соответственно к выходным плюсовой и минусовой шинам устройства, а вход первого КМДП-ключа подключен к плюсовой входной шине, пороговый элемент, выход которого соединен с входом D-триггера, на тактовый вход которого подается тактовая частота, а его выход является информационным выходом устройства контроля протекания тока.
Дополнительно в него введен диод, катод которого подсоединен к входной минусовой шине, а анод - к входу второго КМДП-ключа, к первому выводу токозадающего резистора и к первому входу порогового элемента, выход которого выполнен инверсным, а второй вход соединен с входной минусовой шиной и с плюсовым выводом вторичного источника питания, минусовой вывод которого подключен через развязывающий диод ко второму выводу токозадающего резистора.
Техническим результатом от использования предложенного устройства является то, что контроль состояния выходной шины устройства происходит в процессе самой работы коммутатора, что обеспечивает увеличение надежности при управлении. Полная диагностика работоспособности устройства обеспечивается путем введения непосредственного контроля протекания тока через выходную шину.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1575306, приоритет 01.08.1988 г., H03K 19/00 (аналог).
2. Авторское свидетельство СССР №1370763, приоритет 04.08.1986 г., Н03К 17/00 (прототип).