173241. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés nagyteljesítményű áramirányítók zárlat és túlterhelés elleni védelmére
173241 4 3 az ismert berendezések említett hiányosságai nem jelentkeznek. A találmány alapja az a felismerés, hogy a védelmi áramkör a kimeneti áram abszolút értékének határátlépése helyett az áram effektiv értékének határátlépését figyelheti, amely tulajdonképpen az adott időre átlagolt leadott teljesítmény korlátozását jelenti. A teljesítménykorlátozás összhangban van az áramirányítóban használt tirisztorok tulajdonságaival, hiszen a tirisztorokat is csupán a megengedettnél nagyobb disszipáció károsítja. A találmány tehát kapcsolási elrendezés nagyteljesítményű áramirányítók zárlat és túlterhelés elleni védelmére, amelynél az áramirányító kimenetéhez csatlakozó terheléssel mérőellenállás van sorosan kapcsolva, és ennek ohmértéke a terheléséhez képest elhanyagolhatóan kicsi, és az áramirányítónak a kimeneti áramot korlátozó vezérlőbemenete van, ahol a találmány szerint a mérőellenállás kapcsai négyzetes karakterisztikájú erősítő bemenetéhez csatlakoznak, az erősítő kimenete integráló fokozattal van összekötve, amelynek kimenete komparátor bemenetéhez csatlakozik és a komparátor imenete az áramirányító áramkorlátozó vezérlőbemenetével van összekötve. A kapcsolási elrendezés a mérőellenállásról nyert mérőjelből a négyzetreeemelés és az integrálás elvégzésével az áram effektiv értékével arányos szabályozó jelet hoz létre, amelynek határátlépésekor a komparátor az áramirányító áramát megengedett értékre korlátozza. A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál az erősítő kimenete kapcsolódiódán át az integráló fokozat időállandójánál lényegesen kisebb időállandójú áramkörön, példáúl ellenálláson át is össze van kötve a komparátor bemenetével. Ebben az esetben zárlat fellépésekor a védelmi áramkör működését az integráló fokozat időállandója nem tudja lelassítani. A kétfokozatú védelem ilyen módon az üzemszerűtől eltérő állapotok között is különbséget tud tenni. Egy további célszerű kiviteli alaknál a négyzetes karakterisztikájú erősítő aktív eleme térvezérlésű tranzisztor. Ez a megoldás a négyzetes karakterisztikájú erősítő felépítését lényegesen leegyszerűsíti. A találmányt a továbbiakban egy konkrét kiviteli példa kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés elvi tömbvázlata és a 2. ábra a találmány egy előnyös kiviteli alakjának • kapcsolási rajza. Az 1. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés ' elvi vázlatát tüntettük fel, amelyen 1 áramirányító kimenete az ábrán nem feltüntetett terheléshez csatlakozik. A terhelés az U-. kapcsok közé van kapcsolva. A terheléssel R meroellenállás sorosan kapcsolódik, amelynek ohmertéke az üzemszerű terhelésnél lényegesen kisebb. Az R mérőellenállás kapcsai ilyen módon a terhelésen átfolyó árammal arányos mérőjel jelenik meg. Ez a mérőjel négyzetes karakterisztikájú 2 erősítő bemenetéhez csatlakozik, és az erősítő kimenete 3 integráló fokozattal van összekötve. A 3 integráló fokozat kimenetén a terhelő áram effektiv értékével arányos analóg villamos jel jelenik meg. Ez a jel 4 komparátor bemenetéhez csatlakozik, a 4 komparátor referenciabemenete pedig U = egyenfeszültségű tápforrásból táplált P feszültségosztóval van összekötve, amelyről előre beállítható küszöbszintnek megfelelő feszültséget kap. A 4 komparátor kimenete közvetlenül vagy ismert kapcsolóáramkörökön keresztül az 1 áramirányító 6 vezérlőbemenetéhez csatlakozik. Az 1 áramirányító tirisztoros felépítésű, és a 6 vezérlőbemenet ismert módon úgy van a tirisztorokkal összekötve, hogy a csatlakoztatott vezérlés hatására az 1 áramirányító kimeneti árama egy előírt maximális értéket nem tud meghaladni. A védelmi áramkör működése az elrendezésből már nyilvánvaló. A 2 erősítő és a 3 integráló fokozat a terhelő áram effektiv értékével arányos analóg jelet hoznak létre, amely a 3 integráló fokozat kimenetén jelenik meg. Ha a terhelésen átfolyó áram effektiv értéke egy megengedett küszöbszintet meghalad, akkor a 4 komparátor kimenetén vezérlőjel jelenik meg, és ez az 1 áramirányító kimeneti áramát a 6 vezérlőbemenet aktiválása révén olyan értékűre korlátozza, amelynél az áramirányító tirisztorai még rövidzárlat mellett sem mennek tönkre. A 2. ábrán az 1. ábrán vázolt találmány szerinti védelmi áramkör egy konkrét kiviteli alakjának kapcsolási rajzát tüntettük fel, amelyen a védelem nemcsak akkor működik, amikor az effektiv érték adott küszöbszintet átlép, hanem akkor is, amikor az áramirányitó terhelőáramában hirtelen a megengedett szintet jóval meghaladó növekedés (például rövidzárlat) lép fel. Az Rs mérőellenállás Trl mérőtranszformátoron keresztül TI térvezérlésű tranzisztorból felépített erősítő bementéhez csatlakozik. A térvezérlésű tranzisztor vezérlőelektródja Pl potencióméteren keresztül olyan munkapontba van beállítva, amelynél a tranzisztor karakterisztikájának indulási szakaszába kerül, tehát a tranzisztor ellenállása a vezérlőelektródra kapcsolt feszültség mégyzetével arányos. A TI térvezérlésű tranzisztor kapuelektródja R3 munkaellenálláson keresztül tápfeszültségforrás + U pozitív sarkához csatlakozik. A kapuelektród R5 ellenállásból és C2 kondenzátorból álló integráló fokozat bementével is összeköttetésben áll. Az R3 munkaellenállás és az R5 ellenállás hidáramkör részét is képezi, amely D4 nyitóirányú diódán R7 ellenálláson és P2 potencióméteren keresztül a tápfeszültségforrás — U negatív sarka felé záródik. Az R5 ellenállással D3 dióda és ezzel sorosan kapcsolt R4 ellenállás párhuzamosan kapcsolódik. Az R4 ellenállás ohmértéke lényegesen kisebb az R5 ellenállás ohmértékénél. A D3 dióda úgy van bekötve, hogy a hidáramkörön átfolyó nyugalmi áram hatására az R5 ellenállás sarkain fellépő feszültségesés a D3 diódát záróirányban beszíti elő. A D4 nyitóirányú dióda katódja T2 kapcsolótranzisztor bázisával van összekötve. A t2 kapcsolótranzisztor emitteráramkörét az ábrán külön nem tüntettük fel, az emitterhez rajzolt nyíllal azt szemléltetjük, hogy az emitteráramkör az 1 áramirányító 6 vezérlőbemenetével van összekötve. A kapcsolási rajzon Uo feszültségforrásból R6 ellenállás. D2 zenedióda és Pl potencióméter kap egyfeszültségű vezérlést. Ez az áramkör a TI térvezérlésű tranzisztor munkapontbeállításához tartozik. A Dl dióda ismert szintfogó diódaként működik. Az áramkör működése a következő: az R mérőellenálláson átfolyó árammal arányos feszültség a TI térvezérlésű tranzisztor a négyzetes karakterisztikájú tartományban vezérli. A négyzetesen felerősített jelből az R5 ellenállásból és a C2 kondenzátorból 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
