Ключевой генератор Советский патент 1987 года по МПК H03K3/02 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве генератора большей или средней мощности в радиопередающих устройствах, преобразователях напряжени и т.п.

Цель изобретения - повышение надежности.

На чертеже приведена функциональная схема ключевого генератора.

Устройство содержит N ключевых каскадов l.l-l.N, шины 2 и 3 питания N трансформаторов 4.1-4.N, нагрузку

5,N ключевых элементов 6.1-6.N, вык лючатель 7, N пороговых элементов 8,1-8.N, дешифратор 9, содержащий, например, сумматор 10 и пороговый элемент 11. При этом выключатель 7

и N ключевых каскадов 1 соединены последовательно по питанию, а выходы ключевых каскадов подключены к первичным обмоткам N трансформаторов 4, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к нагрузке 5, причем дополнительные обмотки трансформатора 4 через пороговые элементы 8 соединены с N входами дешифратора 9, выход которого соединен с управляющим входом выключателя

6,и, кроме того, выход каждого из N пороговых элементов соединен с управляющим входом соответствующего ключа 6, шунтирующего по питанию соответствующий ключевой каскад 1

Дешифратор 9 может содержать сумматор 10, входы которого являются входами дешифратора, причем выход сумматора соединен с пороговым элементом 11 , имеющим заданный порог срабатывания. На выходе дешифратора 9 присутствует сигнал, если на m или более его входов поступает сигнал с пороговых элементов 8. Порог срабатывания дешифратора 9 может быть задан порогом переключения порогового элемента 11. Пороговый элемент 8 построен таким образом, что при превышении напряжением на его входе заданной величины (Up) на выходе порогового элемента 8 появляется сигнал, который сохраняется в дальнейшем и при отсутствии сигнала на входе порогового элемента 8, Сброшен же порого- / вый элемент 8 в исходное состояние может быть либо выключением устройства, либо действием оператора (после замены соответствующего неисправного блока)о Для выполнения данной функции

0

0

5

блок 8 может содержать последовательно соединенные выпрямитель (диод) и релейный элемент с гистерезисом, или несиметричный триггер и т.д.

Выключатель 7 разрывает силовую цепь при поступлении на его управляющий вход сигнала с выхода дешифратора 9. В простейшем случае роль выключателя 7 может выполнять реле.

Ключи 6 замыкают цепи питания ключевых каскадов 1 при поступлении на их управляющий вход сигнала с выхода пороговьк элементов 8. В простейшем случае роль ключа 6 может выполнять низкочастотный мощный транзистор.

Ключевые каскады 1 в предлагаемом устройстве могут быть собраны по различным двухтактным схемам. Однако наиболее перспективной с точки зрения наилучшего использования ключевых элементов (транзисторов) ключевого каскада 1 по напряжению является его построение по мостовой схеме. Причем 5 в состав ключевого каскада 1 должен входить блокирующий конденсатор, включенный между его шинами питания, для устранения высокочастотных пульсаций напряжения питания каждого клю 0 чевого каскада 1„ Ключевые каскады 1 могут быть как с внешним возбуждением, так и автоколебательными.

Генератор работает следующим образом.

При включении генератора напряжение на выходах пороговых элементов 8 и дешифратора 9 отсутствует, вследствие чего выключатель 7 находится .о.

включенном состоянии, а ключи 6 разомкнуты, и к всем ключевым каскадам прикладывается напряжение питания (между шинами 2 и 3 питания). Ключевые генераторы 1.1-1.N генерируют

импульсные напряжения, которые складываются с помощью трансформаторов 4.1-4.N и прикладываются к нагрузке 5. При этом напряжения питания на ключевых каскадах 1 распределяются

пропорционально эквивалентному сопротивлению их нагрузки о Если все ключевые каскады l.l-l.N имеют одинаковую мощность и рассчитаны на одинаковое рабочее напряжение, то все трансформаторы 4.1-4oN должны быть идентичными, тогда напряжение питания каждого ключевого каскада составит E/N. При необходимости иное распрееление напряжения может быть достигнуто изменением коэффициента трансформации трансформаторов 4.1-4,N,

На входы пороговых элементов 8 прикладываются импульсные сигналы с амплитудой, пропорциональной напряжению питания данного ключевого каскада 1.1-1„No

Если в каком-либо ключевом каскаде выходит из строя ключевой элемент (транзистор) на обрыв, или происходит обрыв в цепи первичной обмотки трансформатора, то амплитуда сигнала на дополнительной обмотке трансформатора превысит заданную величину и, соответствующую допустимому напряжению питания ключевых элементов (транзисторов) ключевого каскада 1,1-l.N и пороговый элемент 8 включается. В результате этого соответст вующий ключ 6 шунтирует по питанию неисправный ключевой каскад 1.I-1.N и сохраняет работоспособность ключевого генератора в целом. При этом напряжение питания на остальных клю- чевых каскадах несколько возрастает. Короткое же замыкание в ключевом генераторе также не нарушает работу генератора, а только приводит к по- вьшению напряжения питания других ключевых каскадов l.l-l.NHHe требуе J pимeнeния дополнительных мер (как при выходе из строя каскадов на обрыв).

После замыкания какого-либо ключа 6.1-6.N сигнал на выходе соответст- вующего ключевого каскада 1.1-UN исчезает, однако сигнал на выходе данного порогового элемента 8.1-8.N сохраняется, что обеспечивается логикой работы порогового элементао

В спучае выхода из строя п ключевых каскадов 1.1-1.N напряжение питания на остальных ключевых каскадах составит Е/(М-п)и если оно не превышает максимально допустимое напряжение этих каскадов, то генератор сохраняет работоспособность. Если же выходят из строя п каскадов (ш i п), в результате чего напряжени на остальных каскадах E/(N-m) превы- шает допустимое, на выходе дешифратра 9 появляется сигнал, размыкающий выключатель 7 и исключающий выход из строя остальных исправных ключевых каскадов генератора. При этом оче- видно, что время отработки схемы по выключению выключателя 7 должно быть

меньше времени нарастания напряжения на ключевых каскадах (определяемого в существенной степени величиной конденсатора в их цепи питания) .

Таким образом, ключевой генератор сохраняет свою работоспособность при выходе из строя любого допустимого числа ключевых каскадов 1, а при возникновении групповых перенапряжений или выходе из строя недопустимо большого числа ключевых каскадов K1-1.N обеспечивается защита от перенапряжений исправных ключевых каскадов и отключение ключевого генератора от сети о Благодаря этому существенно повышается (в несколько раз) время безотказной работы ключевого генераторао

В предлагаемом устройстве выход из строя нескольких () ключевых каскадов не повлечет выхода из строя генератора (естественно, что при этом надежность дальнейшей его работы будет ниже первоначальной - при всех исправных ключевых каскадах) И даже при отказе ключевого генератора исправные ключевые каскады не выходят из строя.

Формула изобретения

Ключевой генератор, содержащий последовательно соединенные между шинами питания N ключевых каскадов, выходы которых соединены с первичными обмотками соответствующих N трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к клеммам для подключения нагрузки, отличающий- с я тем, что, с целью повьш1ения надежности, введены N ключевых элементов, подключенных параллельно соответствующему ключевому каскаду, N пороговых элементов, дешифратор,, выключатель и N дополнительных обмоток, по одной на каждом трансформаторе, выводы каждой из которых через соответствующий пороговый элемент соединены с одним из N входов дешифратора, выход которого соединен с управляющим входом выключателя, включенного последовательно в цепь питания ключевых каскадов, а управляющий вход каждого из N ключевых элементов соединен с выходом соответствующего порогового элемента

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве генератора большей или средней мощности в радиопередающих устройствах, преобразователях напряжения и т.п. Целью изобретения является повьппение надежности генератора. Для достижения этой цели в генератор дополнительно введены ключевые элементы 6J-6,N, выключатель 7, пороговые элементы 8.1-8.N, дешифратор 9 и N дополнительных обмоток по одной на каждый трансформатор. Кроме того, генератор содержит ключевые каскады 1.1-1,N, шины 2 и 3 питания, трансформаторы 4.1-4.N, нагрузку 5. Дешифратор 9 содержит сумматор 10 и пороговый элемент 11, В данном генераторе выход из строя дву или трех ключевых каскадов не повлечет выхода из строя генератора, а при отказе ключевого генератора исправные ключевые каскады не выходят из строя. 1 ил о С «б (Л со со ю СП ЬО