Многоканальный коммутатор индуктивных нагрузок Советский патент 1983 года по МПК H03K17/56 

Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано, например, в устройствах питания и управления длинноходовых линейных электромагнитных двигателей, шаговых двигателей, поочередно включаемых электромагнитных механизмов. Известен многоканальный коммутатор,, содержащий источник питания, индук,тивные нагрузки., ключевые элементы (транзисторы), диоДы и конден торы, предназначенные для формирова ния токовых импульсов в нагрузке l Однако данное устройство обладает невысокой эффективностью формирования переходных процессов вследствие Мс1лой эффективности передачи .энергии из отключаемой индуктивной нагрузки в конденсатор. Наиболее близким по технической сущности к изобретению являе.тся многоканальный коммутатор индуктивных нагрузок,, содержащий источник постоянного напряжения, первый и второй диоды, конденсатор, тиристор, блок программного управления, распределитель импульсов ив каждом из .П каналов нагрузочную обмотку, первый вод которой через соответствунадий управляемый ключ канального усилите ля мощности соединен с первым полюсом источника питания и первой обкладкой конденсатора, а через соотгветствующий третий диод - с второй обкладкой конденсатора .и первым выходным электродом тиристора, второй выходной электрод которого .соединен с одноименными электродами первого и второго диодов, которые включены встречно последовательно между вторым и первым полюсами источника питания, причем первый диод включен по отношению к источнику питания в прямом направлении, выходы блока программного управления соединены с входами распределителя импульсов, а каналы усилителя мощности разделе ны на четную и нечетную группы и к каждой группе каналов подключена своя форсирующая цепь из конденсатора и тиристоров 2 , . Недостатком известного устройства является, сложность схемы, т.е. .форсирование переходных процессов обеспечивается подключением к каждой, из обмоток двух диодов и тиристора. Целью изобретения является упрощение устройства путем уменьшенкн числа .силовых полупроводниковых при боров. С этой целью в многокансшьный коммутатор индуктивных нагрузок, содержащий источник постоянного нэп ряжения,. первый и второй диоды, кон денсатор, тиристор, блок программно го управления, распределитель импульсов и в каждом из in каналов нагрузочную обмотку, первый вывод которой через соответствующий управляе 1ый ключ п канального усилителя мощности соединен с первым полюсом источника питания и первой обкладкой конденсатора, а через соответствующий третий диод - с второй обкладкой конденсатора и первым выходным электродом тиристора, второй выходной электрод которого соединен с одноименными электродами первого и второго диодов, которые включены встречно последовательно между вторым и первым полюсами источника питания, причем первый диод включен по отношению к источнику питания в прямом напраЕ1лении, а выходы блока программного управления соединены с входами распределителя, импульсов, введены элемент ИЛИ, tl элементов задержки и И элементов И, причем управляющий электрод тиристора подключен к выходу элемента ИЛИ, п входов которого соединены с выходами соответствующих элементов И и,входами соответствующих ключей Г1 канального усилителя мощности, выходы распределителя импульсов соединены с первыми входами элементов И и подключены к их вторым входам через соответствующие элементы задержки, а вторые выводы нагрузочных обмоток соединены с вторым выходным электро дом тиристора. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства, например, дляслучая п 3.. Коммутатор содержит источник 1 питания, перый и второй диоды 2 и 3, тиристор 4, нагрузочные обмотки 5-7, третьи диоды 8-10, конденсатор 11, усилитель 12 мощности, элемент ИЛИ 13, выход которого подключен к уп равляющему электроду тиристора 4, элементы 14-16 И, выходы которых, соединены с входами элемента 13 и . входами соответствующих ключей усилителя 12, элеме.нты 17-19 задержки, распределитель 20 импульсов и блок 21 программного управления, выходы которого соединены с входами распределителя 20. Первые выводы обмоток 5-7 через соответствующие ключи усилителя 12 соединены с первым полюсом источника 1 и первой обмоткой конденсатора 11, через диоды 8-10 - с второй обкладкой конденсатора 11 и первым выходным электродом (анодом) тиристора 4, катод которого соединен с катод ами диодов 2 и 3,которые включены встречно последовательно меаду полюсами источника 1, причем анод диода 2 соединен с вторым (положительным) полюсом источника 1. Выходы распределителя 20 соединены с

первыми входами элементов 14-16 и подключены к их вторым входам через элементы 17-19 задержки. -Вторые выводы обмоток 5-7 соединены с катодом тиристора 4.

Устройство работает следующим образом.

Пусть возбуждена обмотка 5.. При этом на первом выходе распределител 20 имеется логическая 1, а на остальных - логический О. На первом и втором входах и на выходе элемента 14 также имеется логическая , которая, пройдя через элемент 13, : обеспечивает влючение тиристора 4, если напряжение на конденсаторе 11 превышает напряжение источника 1.

При поступлении очередного управляющего сигнала с блока 21 на вто.ром выходе распределителя 20 появляется логическая 1, а на первом выходе - логический О. На первом входе и соответственно на выходе элемента :14 .появляется тоже О, обмотка 5 отключается и возникшая в ней ЭДС самоиндукции заряжает конденсатор 1Д по цеп,и: первый вывод обмотки 5 - диод 8 - конденсатор 11 - диод 3 - второй выво обмотки 5 с постоянной времени t . При этом на выходе элемента 15 действует логический О, так как элемент 18 задерживает на время, большее t , передачу логической 1 со второго выхода распределителя 20 на второй вход элемента 15. В

результате обмотка 6 остается отключенной, а тиристор 4 закрыт из-за отсутствия единицы на одном из входов и соответственно на выходе элемента 13, и магнитная энергия обмотки 5 с высоким КПД передается в конденсатор 11,. заряжая его до напряжения, превышающего напряжение источника 1,

Затем на втором входе и соответ0ственно на выходе элементу 15 появляется логическая , тиристор 4 и обмотка 6 включаются и происходит разряд конденсатора 11, т.е. форсирование переднего фронта токового импульса в; обмотке 6 по цепи: кон5денсатор 11 - тиристор 4 - обмотка 6 - ключ усилителя 12 - конденсатор 11. После разряда конденсатора 11 до напряжения .источника 1 тиристор 4 -выключается и по обмотке б

0 протекает ток от источника 1 через диод 2. При появлении следующего управляющего импульса ha входе распределителя 20 процессы коммутации нагрузочных обмоток с задержкой

5 протекают аналогично.

Таким образом, в коммутаторе происходит разделение во времени процессов заряда и разряда форсирующего конденсатора, а достигаемый

0 при этом эффект - упрощение схемы обусловлен уменьшением числа используемых силовйх полупроводниковых приборов: управляемых ключей до

П + 1, а диодов до п + 2.

S

-Kh

JA

9

КИ

Ю

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КОММУТАТОР ИНДУКТИВНЫХ НАГРУЗОК, содержащий источник постоянного напряжения, первый и второй диоды, конденсатор, тиристор, блок программного управления, распределитель импульсов ив каждом из (.каналов нагрузочную обмотку, первый вывод которой через соответствующий управляемый клк1Ч П. канального усилителя мощности соединен с первым полюсом источника питания и первой обкладкой конденсатора а через соответствующий третий ди- : , од - с второй обкладкой конденсатора и первым выходным электродом тиристора, второй выходной электрод-которого соединен с одноименными электродами первого и второго диодов, которые включены встречно последовательно между вторым и первым полюсами источника питания,, причем первый диод включен по отношению к источнику питания в прямом направлении, а выходы блока .программного управления соединены с входами расг пределителя импульсов, отличающийся тем, что, с целью упрощения путем, уменьшения числа силовых полупроводниковых приборов, в него введены элемент ИЛИ,h элементов задержки и П элементов И, причем управляющий электрод тиристора подключен к выходу элемента ИЛИ, г $е входов которого соединены с выходами (Л соответствующих элементов И и входами соответствующих ключей h канального усилителя мощности, выходы распределителя импульсов соединены с первыми входами элементов И и подключены к их вторым входам через соответствующие элементы задержки, а вторые выводы нагрузочных обмоток соединены с вторым выходным электродом тиристора.

Л

v

у V

18

Впереди

Назад

E

20