Coordinamento di circuiti logici strutturali con circuiti di potenza

Lo sviluppo di circuiti logici strutturali su elementi logici senza contatto implica quasi sempre che la commutazione dei circuiti di potenza che saranno controllati dal circuito logico debba essere effettuata anche su elementi senza contatto, che possono essere tiristori, triac, dispositivi optoelettronici .

Un'eccezione a questa regola possono essere solo i relè per il monitoraggio di tensione, corrente, potenza e altri parametri che non sono ancora stati trasferiti a elementi senza contatto. La differenza nei parametri dei segnali di uscita dei circuiti logici strutturali e nei parametri dell'apparecchiatura di commutazione richiede di risolvere il problema dell'adattamento di questi parametri.

Il compito di adattamento è convertire il segnale di uscita del circuito logico in un segnale con parametri tali da superare i parametri analoghi dei circuiti di ingresso dell'apparecchiatura di commutazione senza contatto.

La soluzione a questo problema dipende dai parametri di carico del circuito di potenza.Per carichi a bassa potenza o circuiti di segnali di commutazione, potrebbe non essere necessario alcun coordinamento speciale. In questo caso, la corrente di carico dell'elemento logico di uscita deve essere maggiore o, nel caso estremo, uguale alla corrente di ingresso dell'optoaccoppiatore, cioè Corrente LED o somma delle correnti LED se la funzione di uscita controlla più circuiti di alimentazione.

Quando questa condizione è soddisfatta, non è richiesto alcun accordo. Basta scegliere un optotiristore con una corrente del LED inferiore alla corrente di carico dell'elemento logico di uscita e la corrente del fototiristore è maggiore della corrente nominale del circuito elettrico incluso.

In tali circuiti, il segnale di uscita dall'elemento logico viene inviato al LED di un optoaccoppiatore, che a sua volta controlla la commutazione del circuito di alimentazione a bassa corrente del carico o dell'elemento di segnalazione.

Se un tale optoisolatore non può essere selezionato, in tali casi è sufficiente selezionare l'ultimo elemento del circuito logico, che implementa la funzione logica con un rapporto di ramificazione aumentato o con un collettore aperto, con il quale è possibile ottenere i parametri necessari del segnale logico di uscita e applicarlo direttamente al LED del fotoaccoppiatore. In questo caso, è necessario selezionare una sorgente aggiuntiva e calcolare la resistenza di limitazione del collettore aperto (vedi Fig. 1).

Riso. 1. Schemi per il collegamento di optoaccoppiatori all'uscita di elementi logici: a - su un elemento logico con un collettore aperto; b - inclusione di un fotoaccoppiatore nell'emettitore del transistor; c — circuito emettitore comune

Quindi, ad esempio, il resistore Rk (Fig. 1 a) può essere calcolato dalle seguenti condizioni:

Rk = (E-2.5K) / Iin,

dove E è una tensione di sorgente, che può essere uguale alla tensione di sorgente per i chip logici, ma deve essere maggiore di 2,5 K; K è il numero di LED collegati in serie all'uscita del microcircuito, mentre si considera che cadano circa 2,5 V su ciascun LED; Iin è la corrente di ingresso dell'optoaccoppiatore, ovvero la corrente del LED.

Per questo circuito di commutazione, la corrente attraverso il resistore e il LED non deve superare la corrente del chip. Se si prevede di collegare un numero elevato di LED all'uscita del microcircuito, si consiglia di scegliere la logica con una soglia elevata come elementi logici.

Il livello del segnale singolo per questa logica raggiunge 13,5 V. Pertanto, l'uscita di tale logica può essere applicata all'ingresso di un interruttore a transistor e fino a sei LED possono essere collegati in serie a un emettitore (Fig.1 b) (lo schema mostra un fotoaccoppiatore). In questo caso, il valore del resistore limitatore di corrente Rk viene determinato allo stesso modo del circuito di fig. 1 un. Con la logica a bassa soglia, i LED possono essere commutati in parallelo. In questo caso, il valore di resistenza del resistore Rk può essere calcolato con la formula:

Rk = (E — 2,5) / (K * Iin).

Il transistor deve essere selezionato con una corrente di collettore ammissibile superiore alla corrente totale di tutti i LED collegati in parallelo, mentre la corrente di uscita dell'elemento logico deve aprire in modo affidabile il transistor.

Nella fig. 1 c mostra un circuito con l'inclusione di LED al collettore del transistor. I LED in questo circuito possono essere collegati in serie e in parallelo (non mostrato nello schema). La resistenza Rk in questo caso sarà pari a:

Rk = (E — K2.5) / (N * Iin),

dove — N è il numero di diramazioni LED parallele.

Per tutti i resistori calcolati, è necessario calcolare la loro potenza secondo la nota formula P = I2 R. Per utenti più potenti, è necessario utilizzare la commutazione a tiristore o triac. In questo caso l'optoaccoppiatore può essere utilizzato anche per l'isolamento galvanico del circuito logico strutturale e del circuito di potenza del carico esecutivo.

Nei circuiti di commutazione di motori asincroni o carichi di corrente sinusoidale trifase, si consiglia di utilizzare triac attivati ​​da tiristori ottici e nei circuiti di commutazione con motori CC o altri carichi CC, si consiglia di utilizzare tiristori... Esempi di circuiti di commutazione per circuiti CA e CC sono mostrati in Fig. 2 e fig. 3.

Riso. 2. Schemi di comunicazione di un motore asincrono trifase

Riso. 3. Circuito di commutazione di un motore in corrente continua

La figura 2a mostra lo schema di commutazione di un motore asincrono trifase la cui corrente nominale è inferiore o uguale alla corrente nominale del tiristore ottico.

La figura 2b mostra lo schema di commutazione di un motore a induzione, la cui corrente nominale non può essere commutata da tiristori ottici, ma è inferiore o uguale alla corrente nominale del triac controllato. La corrente nominale del tiristore ottico viene selezionata in base alla corrente di controllo del triac controllato.

La figura 3a mostra il circuito di commutazione di un motore CC la cui corrente nominale non supera la corrente massima consentita dell'optotiristore.

La Figura 3b mostra uno schema di commutazione simile di un motore CC la cui corrente nominale non può essere commutata da tiristori ottici.