Coordenação de circuitos lógicos estruturais com circuitos de potência

O desenvolvimento de circuitos lógicos estruturais em elementos lógicos sem contato quase sempre implica que a comutação dos circuitos de potência que serão controlados pelo circuito lógico também deve ser realizada em elementos sem contato, que podem ser tiristores, triacs, dispositivos optoeletrônicos .

Uma exceção a esta regra só pode ser relés para monitorar tensão, corrente, potência e outros parâmetros que ainda não foram transferidos para elementos sem contato. A diferença nos parâmetros dos sinais de saída dos circuitos lógicos estruturais e nos parâmetros do equipamento de comutação necessita resolver o problema de combinar esses parâmetros.

A tarefa de correspondência é converter o sinal de saída do circuito lógico em um sinal com parâmetros que excedam os parâmetros análogos dos circuitos de entrada do equipamento de comutação sem contato.

A solução para este problema depende dos parâmetros de carga do circuito de potência.Para cargas de baixa potência ou circuitos de sinal de comutação, nenhuma coordenação especial pode ser necessária. Neste caso, a corrente de carga do elemento lógico de saída deve ser maior ou, no caso extremo, igual à corrente de entrada do optoacoplador, ou seja, Corrente de LED ou a soma das correntes de LED se a função de saída controlar vários circuitos de energia.

Quando essa condição é atendida, nenhum acordo é necessário. Basta escolher um optotiristor com uma corrente de LED menor que a corrente de carga do elemento lógico de saída, e a corrente do fototiristor é maior que a corrente nominal do circuito elétrico incluído.

Em tais circuitos, o sinal de saída do elemento lógico é alimentado ao LED de um optoacoplador, que por sua vez controla a comutação do circuito de energia de baixa corrente da carga ou elemento de sinal.

Se tal optoacoplador não puder ser selecionado, nesses casos é suficiente selecionar o último elemento do circuito lógico, que implementa a função lógica com uma taxa de ramificação aumentada ou com um coletor aberto, com o qual você pode obter os parâmetros necessários do sinal lógico de saída e aplique-o diretamente ao LED do optoacoplador. Neste caso, é necessário selecionar uma fonte adicional e calcular o resistor limitador do coletor aberto (ver Fig. 1).

Arroz. 1. Esquemas de ligação de optoacopladores à saída de elementos lógicos: a — num elemento lógico com coletor aberto; b — inclusão de um optoacoplador no emissor do transistor; c — circuito emissor comum

Assim, por exemplo, o resistor Rk (Fig. 1 a) pode ser calculado a partir das seguintes condições:

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

onde E é a tensão da fonte, que pode ser igual à tensão da fonte para chips lógicos, mas deve ser maior que 2,5K; K é o número de LEDs ligados em série à saída do microcircuito, considerando-se que sobre cada LED incide aproximadamente 2,5 V; Iin é a corrente de entrada do optoacoplador, ou seja, a corrente do LED.

Para este circuito de comutação, a corrente através do resistor e do LED não deve exceder a corrente do chip. Se você planeja conectar um grande número de LEDs à saída do microcircuito, é recomendável escolher a lógica com um limite alto como elementos lógicos.

O nível de sinal único para esta lógica atinge 13,5 V. Assim, a saída de tal lógica pode ser aplicada à entrada de uma chave de transistor e até seis LEDs podem ser conectados em série a um emissor (Fig.1 b) (o diagrama mostra um optoacoplador). Nesse caso, o valor do resistor limitador de corrente Rk é determinado da mesma forma que para o circuito da fig. 1 a. Com lógica de limite baixo, os LEDs podem ser ligados em paralelo. Nesse caso, o valor da resistência do resistor Rk pode ser calculado pela fórmula:

Rk = (E — 2,5) / (K * Iin).

O transistor deve ser selecionado com uma corrente de coletor permitida que exceda a corrente total de todos os LEDs conectados em paralelo, enquanto a corrente de saída do elemento lógico deve abrir o transistor de forma confiável.

Na fig. 1c mostra um circuito com a inclusão de LEDs no coletor do transistor. Os LEDs neste circuito podem ser conectados em série e em paralelo (não mostrado no diagrama). A resistência Rk neste caso será igual a:

Rk = (E — K2,5) / (N * Iin),

onde — N é o número de ramificações de LED paralelas.

Para todos os resistores calculados, é necessário calcular sua potência de acordo com a conhecida fórmula P = I2 R. Para usuários mais poderosos, é necessário usar a comutação de tiristor ou triac. Neste caso, o optoacoplador também pode ser utilizado para isolamento galvânico do circuito lógico estrutural e do circuito de potência da carga executiva.

Em circuitos de comutação de motores assíncronos ou cargas de corrente senoidal trifásica, é recomendado o uso de triacs que são acionados por tiristores ópticos, e em circuitos de comutação com motores DC ou outras cargas DC, é recomendado o uso de tiristores... Exemplos de circuitos de comutação para circuitos CA e CC são mostrados na Fig. 2 e fig. 3.

Arroz. 2. Esquemas de comunicação de um motor assíncrono trifásico

Arroz. 3. Circuito de comutação de um motor DC

A Figura 2a mostra o diagrama de comutação de um motor assíncrono trifásico cuja corrente nominal é menor ou igual à corrente nominal do tiristor óptico.

A Figura 2b mostra o esquema de comutação de um motor de indução, cuja corrente nominal não pode ser comutada por tiristores ópticos, mas é menor ou igual à corrente nominal do triac controlado. A corrente nominal do tiristor óptico é selecionada de acordo com a corrente de controle do triac controlado.

A Figura 3a mostra o circuito de comutação de um motor DC cuja corrente nominal não excede a corrente máxima permitida do optotiristor.

A Figura 3b mostra um esquema de comutação semelhante de um motor CC cuja corrente nominal não pode ser comutada por tiristores ópticos.