181985. lajstromszámú szabadalom • Kettősáramú meghajtó áramkör galvanikusan leválasztott bemenettel
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS 181985 SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1978. IV. 25. Nemzetközi osztályozás: (VI-ll 90) NSZOj H 03 K 17/78 Közzététel napja: 1983. I. 28. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Megjelent: 1985. XII. 31 Feltalálók: Szabadalmas: Horváth András, oki. villamosmérnök, Budapest, Madasné Dobler Márta, oki. villamosmérnök, Budapest, Stréter Imre, villamos üzemmérnök, Budaörs, Vági Vendel, technikus, Budapest Villamosenergiaipari Kutató Intézet, Budapest Kettősáramú meghajtó áramkör galvanikusan leválasztott bemenettel 1 2 A találmány tárgya kettösáramú meghajtó áramkör galvanikusan leválasztott bemenettel, különösen rövid átviteli vonalakhoz, amelynek bemenete két ellenkapcsolásban elrendezett világító diódával van összekötve és a világító diódákkal fényvezérelt tranzisztorok vannak optikai csatolás- 5 ban. A gyakorlatból ismert megoldás, hogy különböző objektumok között az információt kettősáramú jelek formájában továbbítják. Az információátvitellel szemben támasztott követelményeket különböző szabványok illetve ajánlások rög- 10 zítik. Előírják az alkalmazható jelszinteket is. A kettősáramú jelvezetékeken max. ± 20 mA-es áram folyhat. A megengedett maximális hurokellenállás 3 kohm. Az információ forrás és a vonal közt min. 2 kV vizsgálati feszültségű galvani(kus elválasztást kell biztosítani. Távjelzés és távműködtetés esetén — ahol a jelzések állapotának, vagy az utasítás tartalmának megváltozása miatt bekövetkező jelváltás ritka — a galvanikus leválasztásra általában jelfogót alkalmaznak. A mozgó kontaktusok okozta 20 hátrányok — kapcsolásnál fellépő prell, félvezetőkhöz képest rövid élettartam, stb. — miatt azonban ez ilyen esetben sem kedvező megoldás. Nagyobb frekvenciájú periodikus jelek továbbításánál transzformátoros leválasztást alkalmaznak. Ilyen módon 25 üzemelnek a gyakorlatból ismert távíró modemek. Ezek az adott jelszintnek megfelelő frekvenciájú szinuszos váltakozóáramú jelet állítanak elő, és azt leválasztó transzformátoron keresztül adják a vonalra. A vevő oldali modemek e jelet újból transzformátoron keresztül fogadják, majd visszaala- 30 kitják kettősáramú jellé. Ez a megoldás azonban rövid távú — pl. néhány km-es — összeköttetés esetén nem gazdaságos. A kettősáramú kimeneti jelet előállító áramkörök hagyományos kialakításánál problémát okoz, hogy a ± 20 mA-es kimenő áram biztosításához a 3 kohmos hurokellenállás esetén szükséges ± 60 V következtében a végfokozat komplementer tranzisztorain 120 V zárófeszültség is fellép. Ezt a nagy zárófeszültséget elviselő npn-pnp tranzisztor párok csak importból szerezhetők be és igen költségesek. A találmány feladata olyan kettősáramú meghajtó áramkör létrehozása, amely galvanikusan leválasztott bemenettel rendelkezik és egyszerű áramköri felépítés mellett előnyösen alkalmazható rövidebb átviteli vonalakhoz. A találmány szerint felismertük, hogy a galvanikus levá- 15 lasztásra általánosan alkalmazott optikai csatolóknál a lassú regenerációs időkből adódó hátrányt kiküszöbölhetjük, ha a fényvezérelt tranzisztorokat sorosan kapcsoljuk és ellenütemben vezéreljük és kimeneti jelként a közös pontjuk potenciálját használjuk fel. A közös pont hiszterézises Schmitt triggert vezérel és ez utóbbi paramétereivel a vonal reaktív összetevőiből származó távíró torzítás kikompenzálható. A szabványos kimeneti áramjel előállításánál a nagyfeszültségű és drága tranzisztorok alkalmazása megtakarítható, ha két ellenütemben vezérelt meghajtó erősítőt alkalmazunk, amelyek a földhöz képest szimmetrikus, csökkentett tápfeszültséget kapnak. Ebben az esetben ugyanis az egyes tranzisztorok feszültségterhelése a felére csökken. A találmánnyal tehát kettősáramú meghajtó áramkört hoztunk létre, amelynek bemenete két ellenkapcsolásban elrendezett világító diódával van összekötve és a világító 181985
