تنسيق الدوائر المنطقية الهيكلية مع دوائر الطاقة

إن تطوير الدوائر المنطقية الهيكلية على عناصر المنطق غير المتصل يعني دائمًا تقريبًا أن تبديل دوائر الطاقة التي سيتم التحكم فيها بواسطة الدائرة المنطقية يجب أن يتم أيضًا على عناصر غير ملامسة ، والتي يمكن أن تكون الثايرستور ، التيرستورات ، الأجهزة الإلكترونية الضوئية .

يمكن الاستثناء من هذه القاعدة فقط أن يكون المرحلات لمراقبة الجهد والتيار والطاقة والمعلمات الأخرى التي لم يتم نقلها بعد إلى عناصر غير ملامسة. يستلزم الاختلاف في معلمات إشارات الخرج لدوائر المنطق الإنشائي ومعلمات جهاز التبديل حل مشكلة مطابقة هذه المعلمات.

تتمثل مهمة المطابقة في تحويل إشارة خرج الدائرة المنطقية إلى إشارة بمثل هذه المعلمات التي من شأنها أن تتجاوز المعلمات المماثلة لدوائر الإدخال لمعدات التبديل بدون تلامس.

يعتمد حل هذه المشكلة على معلمات الحمل لدائرة الطاقة.بالنسبة للأحمال منخفضة الطاقة أو تبديل دارات الإشارة ، قد لا يلزم تنسيق خاص على الإطلاق. في هذه الحالة ، يجب أن يكون تيار الحمل لعنصر منطق الإخراج أكبر أو ، في الحالة القصوى ، مساوياً لتيار الإدخال في optocoupler ، أي تيار LED أو مجموع تيارات LED إذا كانت وظيفة الخرج تتحكم في دوائر طاقة متعددة.

عندما يتم استيفاء هذا الشرط ، لا يلزم الاتفاق. يكفي فقط اختيار optothyristor بتيار LED أقل من تيار الحمل لعنصر منطق الإخراج ، ويكون التيار الضوئي أكبر من التيار المقنن للدائرة الكهربائية المضمنة.

في مثل هذه الدوائر ، يتم تغذية إشارة الخرج من العنصر المنطقي إلى الصمام الثنائي الباعث للضوء (optocoupler) ، والذي بدوره يتحكم في تبديل دائرة الطاقة منخفضة التيار للحمل أو عنصر الإشارة.

إذا تعذر تحديد مثل optocoupler ، في مثل هذه الحالات ، يكفي تحديد العنصر الأخير من الدائرة المنطقية ، والذي يقوم بتنفيذ الوظيفة المنطقية مع زيادة نسبة التفرع أو مع مجمّع مفتوح ، والذي يمكنك من خلاله الحصول على المعلمات الضرورية للدائرة المنطقية. خرج إشارة منطقية وتطبيقه مباشرة على الصمام الثنائي optocoupler. في هذه الحالة ، من الضروري تحديد مصدر إضافي وحساب المقاوم المحدد للمجمع المفتوح (انظر الشكل 1).

أرز. 1. مخططات لتوصيل optocouplers بإخراج العناصر المنطقية: أ - على عنصر منطقي مع جامع مفتوح ؛ ب - إدراج optocoupler في باعث الترانزستور ؛ ج - دارة باعث مشتركة

لذلك ، على سبيل المثال ، يمكن حساب المقاوم Rk (الشكل 1 أ) من الشروط التالية:

Rk = (E-2.5K) / Iin ،

حيث E هو مصدر الجهد ، والذي يمكن أن يكون مساويًا لجهد المصدر للرقائق المنطقية ، ولكن يجب أن يكون أكبر من 2.5K ؛ K هو عدد مصابيح LED المتصلة في سلسلة بإخراج الدائرة المصغرة ، بينما يعتبر أن 2.5 فولت تقريبًا يقع على كل LED ؛ Iin هو تيار الإدخال الخاص بالمقرن البصري ، أي تيار LED.

بالنسبة لدائرة التبديل هذه ، يجب ألا يتجاوز التيار عبر المقاوم والصمام تيار الشريحة. إذا كنت تخطط لتوصيل عدد كبير من مصابيح LED بإخراج الدائرة المصغرة ، فمن المستحسن اختيار منطق ذي عتبة عالية كعناصر منطقية.

يصل مستوى الإشارة الفردية لهذا المنطق إلى 13.5 فولت. وبالتالي ، يمكن تطبيق خرج هذا المنطق على مدخلات مفتاح الترانزستور ويمكن توصيل ما يصل إلى ستة مصابيح LED في سلسلة بباعث (الشكل 1 ب) (الرسم التخطيطي) يظهر optocoupler واحد). في هذه الحالة ، يتم تحديد قيمة المقاوم المحدد للتيار Rk بنفس طريقة تحديد الدائرة في الشكل. 1 أ. باستخدام منطق العتبة المنخفضة ، يمكن تبديل مصابيح LED بالتوازي. في هذه الحالة ، يمكن حساب قيمة المقاومة للمقاوم Rk بالصيغة:

Rk = (E - 2.5) / (K * Iin).

يجب تحديد الترانزستور بتيار جامع مسموح به يتجاوز إجمالي التيار لجميع مصابيح LED المتصلة بالتوازي ، بينما يجب أن يفتح تيار الإخراج للعنصر المنطقي الترانزستور بشكل موثوق.

في التين. يوضح الشكل 1 ج دائرة بإدراج مصابيح LED لمجمع الترانزستور. يمكن توصيل مصابيح LED في هذه الدائرة في سلسلة ومتوازية (غير مبينة في الرسم التخطيطي). المقاومة Rk في هذه الحالة ستكون مساوية لـ:

Rk = (E - K2.5) / (N * Iin) ،

حيث - N هو عدد فروع LED المتوازية.

بالنسبة لجميع المقاومات المحسوبة ، من الضروري حساب قوتها وفقًا للصيغة المعروفة P = I2 R. بالنسبة للمستخدمين الأكثر قوة ، من الضروري استخدام تبديل الثايرستور أو التيرستورات. في هذه الحالة ، يمكن أيضًا استخدام optocoupler للعزل الكهربائي للدائرة المنطقية الهيكلية ودائرة الطاقة للحمل التنفيذي.

في تبديل دوائر المحركات غير المتزامنة أو أحمال التيار الجيبية ثلاثية الطور ، يوصى باستخدام التيرستورات التي يتم تشغيلها بواسطة الثايرستور البصري ، وفي تبديل الدوائر بمحركات التيار المستمر أو أحمال التيار المستمر الأخرى ، يوصى باستخدام الثايرستور... أمثلة على دوائر التبديل لدوائر التيار المتردد والتيار المستمر موضحة في الشكل. 2 والتين. 3.

أرز. 2. مخططات الاتصال لمحرك غير متزامن ثلاثي الأطوار

أرز. 3. دائرة تبديل لمحرك DC

يوضح الشكل 2 أ مخطط التبديل لمحرك غير متزامن ثلاثي الأطوار يكون تياره المقنن أقل من أو يساوي التيار المقنن للثايرستور البصري.

يوضح الشكل 2 ب مخطط التبديل للمحرك التعريفي ، والذي لا يمكن تبديل التيار المقنن له بواسطة الثايرستور البصري ، ولكنه أقل من أو يساوي التيار المقنن للتيرستورات المتحكم فيه. يتم اختيار التيار الاسمي للثايرستور البصري وفقًا لتيار التحكم في التيرستورات المتحكم فيه.

يوضح الشكل 3 أ دائرة التبديل لمحرك DC الذي لا يتجاوز تياره المقنن الحد الأقصى المسموح به للتيار البصري.

يوضح الشكل 3 ب مخطط تبديل مشابه لمحرك تيار مستمر لا يمكن تبديل التيار المقنن به بواسطة الثايرستور البصري.