Coordonarea circuitelor logice structurale cu circuitele de putere

Dezvoltarea circuitelor logice structurale pe elemente logice fără contact implică aproape întotdeauna că comutarea circuitelor de putere care vor fi controlate de circuitul logic trebuie efectuată și pe elemente fără contact, care pot fi tiristoare, triace, dispozitive optoelectronice. .

O excepție de la această regulă poate fi doar releele pentru monitorizarea tensiunii, curentului, puterii și alți parametri care nu au fost încă transferați la elementele fără contact. Diferența dintre parametrii semnalelor de ieșire ale circuitelor logice structurale și parametrii echipamentului de comutare necesită rezolvarea problemei potrivirii acestor parametri.

Sarcina de potrivire este de a converti semnalul de ieșire al circuitului logic într-un semnal cu astfel de parametri care ar depăși parametrii analogi ai circuitelor de intrare ale echipamentelor de comutare fără contact.

Soluția la această problemă depinde de parametrii de sarcină ai circuitului de putere.Pentru sarcini de putere redusă sau circuite de semnal de comutare, nu poate fi necesară deloc o coordonare specială. În acest caz, curentul de sarcină al elementului logic de ieșire trebuie să fie mai mare sau, în cazul extrem, egal cu curentul de intrare al optocuplerului, adică. Curentul LED sau suma curenților LED dacă funcția de ieșire controlează mai multe circuite de alimentare.

Când această condiție este îndeplinită, nu este necesar niciun acord. Este suficient să alegeți un optotiristor cu un curent LED mai mic decât curentul de sarcină al elementului logic de ieșire, iar curentul fototiristorului este mai mare decât curentul nominal al circuitului electric inclus.

În astfel de circuite, semnalul de ieșire de la elementul logic este alimentat la LED-ul unui optocupler, care, la rândul său, controlează comutarea circuitului de putere cu curent scăzut al încărcăturii sau elementului de semnal.

Dacă un astfel de optocupler nu poate fi selectat, în astfel de cazuri este suficient să selectați ultimul element al circuitului logic, care implementează funcția logică cu un raport de ramificare crescut sau cu un colector deschis, cu ajutorul căruia puteți obține parametrii necesari ai circuitului logic. semnal logic de ieșire și aplicați-l direct la LED-ul optocuplerului. În acest caz, este necesar să selectați o sursă suplimentară și să calculați rezistența de limitare a colectorului deschis (vezi Fig. 1).

Orez. 1. Scheme de conectare a optocuplelor la ieșirea elementelor logice: a — pe un element logic cu colector deschis; b — includerea unui optocupler în emițătorul tranzistorului; c — circuit emițător comun

Deci, de exemplu, rezistența Rk (Fig. 1 a) poate fi calculată din următoarele condiții:

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

unde E este o tensiune sursă, care poate fi egală cu tensiunea sursei pentru cipurile logice, dar trebuie să fie mai mare de 2,5K; K este numarul de LED-uri conectate in serie la iesirea microcircuitului, in timp ce se considera ca pe fiecare LED cade aproximativ 2,5 V; Iin este curentul de intrare al optocuplerului, adică curentul LED-ului.

Pentru acest circuit de comutare, curentul prin rezistor și LED nu trebuie să depășească curentul cipului. Dacă intenționați să conectați un număr mare de LED-uri la ieșirea microcircuitului, atunci se recomandă să alegeți logica cu un prag ridicat ca elemente logice.

Nivelul de semnal unic pentru această logică atinge 13,5 V. Astfel, ieșirea unei astfel de logici poate fi aplicată la intrarea unui comutator tranzistor și până la șase LED-uri pot fi conectate în serie la un emițător (Fig.1 b) (diagrama arată un optocupler). În acest caz, valoarea rezistenței limitatoare de curent Rk se determină în același mod ca pentru circuitul din fig. 1 a. Cu logica de prag scăzut, LED-urile pot fi comutate în paralel. În acest caz, valoarea rezistenței rezistorului Rk poate fi calculată prin formula:

Rk = (E — 2,5) / (K * Iin).

Tranzistorul trebuie selectat cu un curent admisibil de colector care depășește curentul total al tuturor LED-urilor conectate în paralel, în timp ce curentul de ieșire al elementului logic trebuie să deschidă în mod fiabil tranzistorul.

În fig. 1c prezintă un circuit cu includerea de LED-uri la colectorul tranzistorului. LED-urile din acest circuit pot fi conectate în serie și în paralel (nu sunt prezentate în diagramă). Rezistența Rk în acest caz va fi egală cu:

Rk = (E — K2.5) / (N * Iin),

unde — N este numărul de ramuri LED paralele.

Pentru toate rezistențele calculate, este necesar să se calculeze puterea lor conform formulei binecunoscute P = I2 R. Pentru utilizatorii mai puternici, este necesar să se utilizeze comutarea tiristoarelor sau triacului. În acest caz, optocuplerul poate fi utilizat și pentru izolarea galvanică a circuitului logic structural și a circuitului de putere al sarcinii executive.

În circuitele de comutare ale motoarelor asincrone sau a sarcinilor curente sinusoidale trifazate, se recomandă utilizarea triac-urilor care sunt declanșate de tiristoare optice, iar în circuitele de comutare cu motoare de curent continuu sau alte sarcini de curent continuu, se recomandă utilizarea tiristoare... Exemple de circuite de comutare pentru circuite AC și DC sunt prezentate în Fig. 2 și fig. 3.

Orez. 2. Scheme de comunicare ale unui motor asincron trifazat

Orez. 3. Circuitul de comutație al unui motor de curent continuu

Figura 2a prezintă schema de comutare a unui motor asincron trifazat al cărui curent nominal este mai mic sau egal cu curentul nominal al tiristorului optic.

Figura 2b prezintă schema de comutare a unui motor cu inducție, al cărui curent nominal nu poate fi comutat de tiristoare optice, dar este mai mic sau egal cu curentul nominal al triacului controlat. Curentul nominal al tiristorului optic este selectat în funcție de curentul de control al triacului controlat.

Figura 3a prezintă circuitul de comutare al unui motor de curent continuu al cărui curent nominal nu depășește curentul maxim admisibil al optotiristorului.

Figura 3b prezintă o schemă de comutare similară a unui motor de curent continuu al cărui curent nominal nu poate fi comutat de tiristoare optice.