Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/TI/A19790329Elc002.shtml

Волоконная оптика в схемах сильноточной коммутации и уровень электромагнитных помех

Броски тока в цепях зажигания и управления могут вызывать не только помехи в автомобильном радиоприемнике. Возможность электромагнитных помех в новомодных системах управления двигателями, построенных на базе таких слаботочных устройств, как микропроцессоры и ИС с К/МОП-структурой, стала недавно предметом беспокойства конструкторов автомобилей.

Оптический выключатель. Упрощенная схема управления показывает, как оптические сигналы, проходящие по беспомеховой волоконно-оптической линии, возбужд
Оптический выключатель. Упрощенная схема управления показывает, как оптические сигналы, проходящие по беспомеховой волоконно-оптической линии, возбуждают полупроводниковые ключи и включают мощный электродвигатель постоянного тока.

Понимая серьезность проблемы, инженеры фирмы Texas Instruments Inc. (Даллас) показали, как ограничить и понизить уровень помех, создаваемых при коммутации больших токов в цепях автомобиля, например, в цепях фар и электродвигателей опускания окон. Их решение проблемы состоит из двух частей: замены медных проводов, излучающих помехи, волоконно-оптическими кабелями и использования полупроводниковых коммутирующих схем вместо склонных к искрению электромеханических реле.

«Мы хотели показать, что недорогая маломощная схема управления с волоконно-оптическим звеном связи способна коммутировать 20-А нагрузки»,— говорит Мингс, сделавший сообщение о своей схеме на конференции по автомобильной технике в Арлингтон-Хайтсе (шт.Иллинойс) в конце марта 1979г. Он и его коллега Бреммер, ушедший из фирмы TI после завершения данной работы, добавляют, что пониженный уровень помех — не единственное преимущество их схемы. Они утверждают, что предлагаемая схема обладает большей надежностью, дает экономию по потребляемой мощности, имеет меньшую массу и улучшенную электрическую изоляцию (развязку).

В схеме фирмы TI (см. рисунок) используются инфракрасные излучатели, связанные волоконно-оптической линией с инфракрасными приемниками, и усилители с высокоомным входом, коммутирующие ток в одну из двух обмоток электродвигателя постоянного тока, открывающего или закрывающего окно.

Открывание и закрывание. Когда замыкается ключ S1, ИК-диод из арсенида галлия-алюминия посылает излучение мощностью 3 мкВт на длине волны 790 нм по волоконно-оптической линии «крофон» длиной 9 м. Такие линии выпускаются фирмой Dupont. На другом конце линии световой сигнал, ослабленный до 300 нВт, открывает ИК-транзистор с большим коэффициентом усиления.

(В действительности фирма TI использует две идентичные схемы — одна управляет током одной обмотки, а вторая, которая здесь не показана, управляет током второй обмотки.)

Стремясь снизить стоимость схемы, Мингс и Бреммер сначала взяли в качестве источника света недорогой светодиод, излучающий в красной области спектра. Но оказалось, что его структура металлизации направляет много излучения вбок, а не через верхнюю поверхность в оптическое волокно. По этой причине, а также вследствие низкой чувствительности фототранзистора к видимому излучению им пришлось перейти к использованию более дорогостоящего инфракрасного излучателя.

Развязка. Когда фототранзистор открывается, на затвор мощного полевого транзистора Q1 с V-МОП-структурой подается открывающее его напряжение 5 В. В качестве этого прибора был выбран полевой транзистор 2N6657, обладающий высоким входным сопротивлением. Такой транзистор дополнительно увеличивает электрическую развязку, создаваемую оптическим волокном. Когда Q1 проводит, его напряжение стока становится низким и открывает мощный биполярный pnp-транзистор Q2, который пропускает через обмотку электродвигателя ток 20 А и открывает окно. В качестве Q2 был выбран транзистор 2N5683, обладающий малым падением напряжения коллектор — эмиттер (1 В) при коллекторном токе 20 А.

Каковы перспективы? Получив доказательство работоспособности схемы, фирма TI надеется продать ее автомобильным и самолетостроительным фирмам, которые ищут пути уменьшения массы при одновременном повышении надежности их электронных систем. Мингс сообщил, что его фирма уже ведет переговоры в Детройте, но не указал с кем именно.

Мингс не назвал также ориентировочной цены схемы, но дал понять, что он рассчитывает на быстрое снижение стоимости волоконно-оптического кабеля в ближайшем будущем. Кроме того, он сообщил, что фирма TI разрабатывает серию волоконно-оптических разъемов, которые должны будут значительно уменьшить расходы на заделку концов кабеля [pp.44,45].

Джон Джаветски

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 52, No.07 (559), 1979г - пер. с англ. М.: Мир, 1979, стр.4

Electronics Vol.52 No.7 March 29, 1979 A McGraw-Hill Publication

Раздел: ОБОЗРЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Тема:     Автомобильная электроника





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/TI/A19790329Elc002.shtml