Формирователь импульсов для управления вентилями вентильных преобразователей Советский патент 1986 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении систем управления вентильными преобразователями.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы.

Устройство содержит блокинг-гене- ратор,.включающий в себя импульсный трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого последовательно соединена с TpaiiSHCTOpOM 3 с типом проводимости п-р-п, а обмотка 4 положительной обратной связи подсоединена через конденсатор 5, ограничительный резистор 6 и прерывающий транзистор 7 проводимости р-п-р к управляющему входу транзистора 3. Точка соединения конденсатора 5 и ограничительного резистора 6 через зарядный резистор 8 подключена к шине опорного напряжения U. Диод 9 предназначен для защиты транзистора 7, цепей узла 10 согласования и для перезаряда конденсатора 5.

Первичная обмотка 3 трансформа- тора 1 зашунтирована резИсторно-ди- одной цепочкой (И и 12). Диод 1 обеспечивает подключение положительной обратной связи транзисторов 3 и 7, а также исключает подмагничивание трансформатора 1. Резисторы 12 и 13 образуют регулируемый делитель напряжения и,2|15 которому подключен управлякшщй вход (база) транзистора 7.

Диод 14 и резистор 15 образуют цепь автоматического смещения транзистора 3. Резистор 16 исключает режим оборванной базы. Нагрузкой 17 генератора-формирователя импульсов служат управляющие.переходы тиристоров. Входы а и S устройства служат для подключения узла 10 согласования, содержащего резистор 18 конденсатор 19, управляемого ло командам распределителя 20 импульсов (РИ). При подключении узла 10 к входу Q устройство формирует серии импульсов с. задержкой относительно сигнала запуска. При подключении узла 10 к входу iS устройство формирует серии импульсов без задержки при малых значениях резистора 18 ( R,-), и одиночные импульсы - при больших значениях резистора 18. Без согласующего узла 10 устройство работает в режиме автоколебаний или в ждущем режиме, выполняя функции порогового устройства, модуляторов частоты и т.п.

Принцип работы генератора поясняется осциллограммами (фиг. 2), где показаны основные интервалы времени процесса работы генератора (t -t ),

напряжение U, на конденсаторе 5, напряжение обмотке обратной связи W , ток нагрузки 17 генератора iau.v нэ одном из его выходов.

Ь1У

Устройство без согласующего устройства и распределителя импульсов работает следукицим образом.

При подаче напряжения питания U и опорного и (t,-t, фиг. 2) конденсатор 5 заряжается по цепи. +U ,

8, 5, 4, о.т. В полярности, указанной на фиг. 1, транзистор 7 оказывается запертым, так как потенциал эмиттера нулевой, а напряжение регулиру- .емого делителя , значительно выще нуля. Следовательно, транзистор 3, смещенный потенциалом диода 14, через резистор 15 также закрыт и на выходных обмотках трансформатора 1 импульсы отсутствуют. При достижений нанапряжения конденсатора 5 U (t , фиг. 2) по величине больше U,, база-эмиттерный переход транзистора 7 оказывается прямосмещенным. Это вызывает протекание его коллекторного тока, (i) в базу транзистора 3 и отпи-, ранив последнего. При отпирании транзистора 3 и протекании его коллекторного тока -1 к в цепи обмотки 2 трансформатора 1 в обмотке 4 индуциРУется напряжение, которое прикладывается к транзистору 7 в отпирающем направлении, чем и обеспечивается положительная обратная связь (ПОС). Одновременно включением транзисто- .

ра 3 подключается ПОС на диоде 21: коллекторный ток транзистора 7 является базовым током транзистора 3, а часть кoллeктopнo o тока транзистора 3 через диод 11 является базовым

током транзистора 7. Таким образом, при превышении напряжения U, , (конденсатор 5) над и,.,,процесс включения транзисторов 3 и 7 под воздействием двух цепей ПОС носит лавинообразный характер.

Время включенного состояния транзисторов определяется временем перезаряда конденсатора 5 (tj-t, фиг.2).

При снижении тока заряда ниже величины тока удержания транзисторы 3 и 7 выходят из режима насыщения,что приводит к уменьшению потенциала обмотки 4, а значит к уменьшению тока i. Следовательно, уменьшается ток 1,, что в свою очередь снижает потенциал обмотки 4. Развивается процесс лавинообразного выключения транзисторов 3 и 7. При этом напряжение на обмотке 4 меняет свой знак. Энергия, запасенная в сердечнике трансформатора , рассеивается на нагрузке и на резисторе 6 через диод 9 и конденсатор 5, перезаряжая последний (t - t, фиг. 2). Одновременно конденсатор 5 заряжается от источника U, через резистор 8, определяющий частоту следования импульсов. При достижении Up величины, большей (f3 про цесс включения транзисторов 3 и 7 повторяется. Таким образом, устройство находится в автоколебательном режиме Так как время формирования импульсов определяется временем заряда конден- сатора 5 через резистор 6 и внутреннее сопротивление обмотки 4, а не от времени насьпцения сердечника трансформатора 1 , т.е. не от магнитного состояния, то и формируемые импульсы имеют равные длительности, как в обычном блокинг-генераторе с хрони- рукяцим (времязадаюш ш). конденсатором.

Таим образом, автоколебательный режим генератора обеспечивается условием, что напр51жение делителя , на резисторах 12 и 13 всегда должно быть меньше опорного напряжения U,, .е. и,2 (j Ug - автоколебатель- ,ньй режим. В случае Цча/о U, генератор находится в ждущем режиме, так как к база-эмиттерному переходу транзистора 7 прикладывается запирающее напряжение, всегда равное U-jo з о выходные импульсы на нагрузке 17 отсутствуют. Следовательно, предлагаемое устройство обладает порогом срабатывания, причем по- рогом срабатывания является всегда напряжение U, .

Таким образом, сказанное описьта- ется следующим условием: при , Up - ждущий режим; при ,U - автоколебательный режим.

При изменении величины опорного напряжения, вьтолнении условия Up ,5, при неизменяющихся парамет

s 5 0 5 о

д ,

5

рак и I напряжения пит.ания U и резистора 8 изменение частоты еле- дования генерируемых импульсов прямо пропорционально изменению U. Это объясняется тем, что постоянная времени заряда Т, конденсатора 8 остается неизменной, а увеличение (уменьшение) Ug уменьшает (увеличивает) время достижения порога срабатывания устройства, что и изменяет частоту следования генерируемых импульсов. Сказанное поясняется на фиг. 3, где и - начальная величина изменившашся величина U,; i ° стоянная времени заряда конденсатора 5; время начала формирования импульса при t - время начала формирования импульса при U,,, В случае, когда условие U сохранено, а U const, но изменяется и,| изменение частоты следования импульсов приобретает о.братно- пропорциональную зависимость (в силу ранее изложенных причин). Если исходное состояние устройства ) а напряжение питания -U и опорное напряжение Ц, неизменны или изменяются одновременно с одинаковым-законом, чаЬтота генерируемых импульсов остается неизменной - режим стабилизации, л

Генератор с согласующим узлом 10, управляемым РИ 20 (фиг. 1) работает следующим образом. При подключении узла 10 к входу предлагаемого устройства генератор работает следукяцим образом.

Если транзистор согласующего узла 10 закрыт и при этом выполнено усд,

5

0

ловие и,

Oh

и

Vihi

генератор работает

в автоколебательном режиме. При подаче на вход транзистора согласующего узла 10 отпирающего сигнала последний открывается и шунтирует эмиттер- ный потенциал транзистора 7 резистором 18 и конденсатором 19, при этом соотношение резисторов 8 и 18 должно быть таким, чтобы на эмиттере транзистора 7 потенциал бып ииже . В этом случае, так как конденсатор 19 разряжен, при шунтировании эмиттер транзистора 7 кратковременно подключается к точке низкого потенциала диода 14, что равнозначно обрыву ПОС и лавинообразному запиранию транзисторов 3 и 7 (если это происходит в момент формирования импульса). В случае, если транзистор согласующего узла включен в момент паузы между импульсами, то потенциал транзистора 7 становится,, ниже U,i/,, и к база-эмиттерному переходу последнего прикладывается запирающее напряжение.

При снятш отпирающего сигнала с входа узла 10 транзистор этого узла закрывается, а конденсатор 5 формирователя дозаряжается от источника напряжения U . При достижении U, напряжения у/, формирователь начинает генерировать импульсы. Таким

образом, с момента запирания транзис- 15 ной связи включена в базовую цепь

тора узла 10 до момента формирования импульсов происходит временная задержка, регулируемая резистором 8 формирователя и резисторов 18 согласуемого узла.

При подключении согласующего узла к входу (5 предлагаемого устройства и выполнении условия U,2/ib Формитранзистора через конденсатор, огра- ничительньй резистор и ключ, а также согласующий узел, вьтолненный на тран- транзисторе, база которого предназ- 20 начена для подключения к распределителю импульсов, отличающий с ят ем, что, с целью повьше- ния надежности, ключ выполнен на .транзисторе с типом проводимости, оброватель работает следующим образом. 25 ратным проводимости транзистора блокинг-генератора, его управляющий вход подключен череа резистор цепи смещения к общей щине питания и непосредственно к общей точке соединения

30 резисторно-диодной цепочки, катод диода которой подключен к коллектору транзистора блокинг-генератора и первичной обмотке трансформатора, а другой вьюод резистора резисторно-диод35 ной цепочки - к шине питания, причем обмотка обратной связи подключена к эмиттеру транзистора ключа и катоду

При подаче на вход согласующего узла 10 отпирающего сигнала транзистор зтого узла отпирается и подключает резистор 18 и конденсатор 19 к шине нулевого потенциала. При этом, если резистор 18 выбран таким обра зом что уменьшает потенциал U, . по условию Ui2,5 оп формирователь переходит из ждущего режима в автоколебательный. В случае, когда подключение резистора 18 существенно не изменяет , кратковремен- Диода цепей защиты через последова- ное снижение до критического тельно соединенные конденсатор и ог- условия UQ производится за- 40 раничительный резистор, общая точка рядом конденсатора. При этом форми- соединения которых через зарядньй реруется одиночный импульс, после че™ го конденсатор 19 остается заряжен и не оказывает существенного влияния на величину Uij;. При закрьтании транзистора узла 10 по команде РИГО конденсатор 19 разряжается через резистор 18, чем и подгота,эливается согласующее устройство к очередному запуску генератора-формирователя.

Формула изобретения

Формирователь импульсов для управления вентилями вентильных преобразователей, содержащий блокинг-ге- нератор, выполненньй на транзисторе с цепями защиты и смещения и трансформаторе., первичная обмотка которого зашунтирована последовательной ре- зисторно-диодной цепочкой и включена в цепь коллектора, а обмотка обраттранзистора через конденсатор, огра- ничительньй резистор и ключ, а также согласующий узел, вьтолненный на тран- транзисторе, база которого предназ- 20 начена для подключения к распределителю импульсов, отличающий с ят ем, что, с целью повьше- ния надежности, ключ выполнен на .транзисторе с типом проводимости, обзистор подключена к источнику опорного напряжения, анод защитного диода ключа соединен с общей шиной 45 питания, а согласующий узел подключен к точке соединения ограничительного резистора, транзистора ключа и защитного диода.

f.

C

Wlf,

)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления вентильными преобразователями. Целью изобретения является повышение надежности. Автоколебательный режим обеспечивается условием, что напряжение делитеця U,,, на резисторах 12 и 13 всегда должно быть меньше опорного напряжения U . В случае, если 121о больше Ujjn . генератор находится в ждущем режиме, т.к. к базо-эмит- терМому переходу транзистора 7 при- кладьшается запирающее напряжение, равное и, Up, и выходные импульсы на нагрузке 17 отсутствуют. Следовательно, формирователь обладает порогом срабатьтания, причем порогом срабатывания всегда является напряжение Uvifiy - ИЛ- (Л

вь/х

п п

Фаг.З

Фиг. 2

ff}