Формирователь импульсов Советский патент 1990 года по МПК H03K5/01 

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для управления тиристорами преобразователей электроподвижного состава.

Цель изобретения - повышение надежности управления тиристорами.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого формирователя импульсов; на фиг. 2 - 4 - варианты выполнения узла блокировки соответственно с тиристором, оптотиристором и транзистором.

Формирователь импульсов (фиг. 1) содержит источник переменного напряжения 1, рыпрямительный мост 2, узел блокировки 3, первый диод 4, первый конденсатор 5, второй диод 6, второй и третий конденсаторы 7 и 8, транзисторный ключ 9, источник управляющих импульсов 10, нагрузку 11, причем первый вывод узла блокировки является входным, второй - выходным, третий - блокирующим, четвертый - минусовым или общим.

Узел блокировки (фиг. 2) состоит из тиристора 12, ограничивающего резистора 13, блокирующего диода 14, шунтирующего диода 15 и управляющего резистора 16.

Узел блокировки (фиг. 3) состоит Из оптотиристора 17, ограни п-гвающего резистора 18, шунтирующего диода 19 и стабилитрона 20.,

Узел блокировки (фиг. 4) состоит из транзистора 21, ограничивающего резистора 22, стабилитрона 23, блоки1ЮШК

сл со со со со

10

S5

20

рутощего диода 24 и шунтирующего диода 25.

Выводы источника переменного напряжения 1 (фиг. 1) соединены с выпрямительным мостом 2, плюсовой вывод моста соединен с первьм выводом узла блокировки 3, второй вывод которого соединен с одним концом первого конденсатора 5 и анодом первого диода 4, второй вывод конденсатора 5 соединен с катодом второго диода 6, четвертым выводом узла блокировки 3 и минусовым выводом вьшрямительного моста 2, между катодом первого 4 и анодом второго 6 диодов включена последовательно второй и третий конденсаторы 7 и О, общая точка которых соединены с выходом источника питания 1., причем к катоду первого диода 4 подключен один конец нагрузки 11, другой конец которой подключен к транзисторному ключу 9 и третьему выводу узла 3, а другой конец транзисторного ключа 9 подключен к аноду второго диода 6, а вход транзисторного ключа 9 соединен с выходом источника управляющих импульсов 10.

Первый вывод узла блокировки 3 (фиг. 2) подключен к аноду тиристора 12 и одному концу ограничивающего резистора 13} другой конец которого соединен с анодом блокирующего диода 14 и шунтирующего диода 15, катод которого соединен с третьим выводом узла блокировки, второй вывод которого соединен с катодом тиристора 12 и одним концом управляюв его резистора 16, другой конец которого соединен с четвертым выводом узла-блокировки, при чем управляюрщй электрод тиристора 12 соединен с катодом блокирующего дио- да 14.

Первый вывод узла блокировки (фиг. 3) подключен к аноду оптотирис- 45 тора 17 и одному концу ограничивающе-. го резистора 18, другой вывод которого соединен с плюсовьп управляющим электродом оптотиристора 17 и анодом

25

30

35

40

зистора 21 и одному концу ограничивающего резистора 22, другой конец которого соединен с катодом стабили рона 23, анодом блокирующего диода 24, соединенного катодом с базой транзистора 21 и анодом шунтирующег диода 25, катод которого соединен с третьим выводом узла блокировки, вт рой вывод которого соединен с эмитте ром транзистора 21, а анод стабилитрона 23 - с четвертым выводом узла блокировки.

Формирователь импульсов работает следующим образом.

При подаче переменного напряжения от источника 1 на вход моста 2 узел блокировки 3 открывается, в.результа те чего конденсатор 5 заряжается до амплитуды напряжения источника 1, од новременно каждый из конденсаторов 7 и 8 заряжаются также до напряжения амплитуды В результате сложения на конденсаторах 7 и 8 напряжение дости гает двойного амплитудного значения. При подаче импульсов управления на транзисторный ключ 9 ключевой элемен 9 открывается и запоминает цепь разряда конденсаторов 5, 7, 8 на нагруз ку 1 1 .

Конденсаторы 5, 7, 8 разряжаются на нагрузку 11. Величина емкости кон денсаторов 5,7,8 : выбирается с учетом гарантированного параметра (нагрузки 11), а заперт или нет элемент 3 блока блокировки в данный момент, это не важно.

За счет удвоения напряжения выход ной импульс приобретает оптимальную фopмv с форсируюпщм передним всплеском.

При открытии транзисторного ключа 9 вывод третий узла блокировки 3 замыкается через ключ 9, второй диод б - на минус выпрямительного моста. В результате узел блокировки закрывается и цепь нагрузки 11 отклю чается от моста 2, и тем самым исклю чается появление постоянного напряже

шунтирующего диода 19, катод которого ния на нагрузке 11 при пробое трансоединен с третьим выводом узла блоки- зисторного ключа 9.

ровки, второй вывод которого соединен

с катодом оптотиристора 17, минусовой

управляющей вывод которого соединен . с катодом стабилитрона 20, анод кото- , опасный режим для тиристоров нагрузрого соединен с четвертым выводом уз- ;ла блокировки.

. Первый 1ВЫВОД узла блокировки

(фиг. 4) подключен к коллектору транВ предложенном формирователе при выходе из строя транзисторного ключа 9 с пробоем исключается крайне

ки 11 (преобразователя), а именно наличие отпирающего управляющего напряжения на управляющем переходе при наличии обратного анодного напряжения

0

5

0

5

5

0

5

0

зистора 21 и одному концу ограничивающего резистора 22, другой конец которого соединен с катодом стабилитрона 23, анодом блокирующего диода 24, соединенного катодом с базой транзистора 21 и анодом шунтирующего диода 25, катод которого соединен с третьим выводом узла блокировки, второй вывод которого соединен с эмиттером транзистора 21, а анод стабилитрона 23 - с четвертым выводом узла блокировки.

Формирователь импульсов работает следующим образом.

При подаче переменного напряжения от источника 1 на вход моста 2 узел блокировки 3 открывается, в.результате чего конденсатор 5 заряжается до амплитуды напряжения источника 1, одновременно каждый из конденсаторов 7 и 8 заряжаются также до напряжения амплитуды В результате сложения на конденсаторах 7 и 8 напряжение достигает двойного амплитудного значения. При подаче импульсов управления на транзисторный ключ 9 ключевой элемент 9 открывается и запоминает цепь разряда конденсаторов 5, 7, 8 на нагрузку 1 1 .

Конденсаторы 5, 7, 8 разряжаются на нагрузку 11. Величина емкости конденсаторов 5,7,8 : выбирается с учетом гарантированного параметра (нагрузки 11), а заперт или нет элемент 3 блока блокировки в данный момент, - это не важно.

За счет удвоения напряжения выходной импульс приобретает оптимальную фopмv с форсируюпщм передним всплеском.

При открытии транзисторного ключа- 9 вывод третий узла блокировки 3 замыкается через ключ 9, второй диод б - на минус выпрямительного моста. В результате узел блокировки 3 закрывается и цепь нагрузки 11 отключается от моста 2, и тем самым исключается появление постоянного напряже ния на нагрузке 11 при пробое транопасный режим для тиристоров нагрузВ предложенном формирователе при выходе из строя транзисторного ключа 9 с пробоем исключается крайне

опасный режим для тиристоров нагрузки 11 (преобразователя), а именно наличие отпирающего управляющего напряжения на управляющем переходе при наличии обратного анодного напряжения.

приводящего к выходу тщ-)исторов нагрузки из строя из-за увеличения токов утечки в обратном направлении и снижения напряжения класса тиристоров нагрузки.

Узел блокировки (фиг. 2) работает следующим образом.

При поступлении постоянного напряжения на первый и четвертый выводы узла блокировки 3 тиристор 12 отпирается током управления, протекающим .через ограничивающими резистор 13, управляющий резистор 5 и блокирующий диод 14. В результате на втором выводе узла блокировки появляется напряжение, обеспечивающее заряд конденсаторов формирователя. В случае пробоя транзисторного ключа формироватеФормула

изобретен и

10

1 . Формирователь импульсов, содержащий соединенные последовательно первый диод в прямом включении и конденсатор, к общей точке которых последовательно подключены нагрузка и ключевой элемент, соединенный входом управления с выходом и тульсного блока, источник питания, диоды, конденсатор., отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены узел блокировки и конденсатор, 5 при., этом источник питания выполнен в виде источника переменного напряжения, подключенного к диагонали выпрямительного моста, плюсовой вывод

которого соединен с первым входом уз- ля третий вывод и четвертый вьгаод уз- 20 ла блокировки, второй вход которого ла блокировки замыкаются между собой, соединен с анодом первого диода .и че- В результате ток управления тиристо- Рез первый конденсатор соединен с мира 12 шунтируется через шунтирующий нусовым выводом выпрямительного мос- диод 15 и тиристор 12 закрывается, та, с четвертым выводом узла блокиров- поскольку его анодный ток имеет пуль- 25 ки и катодом второго диода, анод кото- сирующую форму со снижением до нуля. рого соединен с выходом ключевого элемента, а через второй конденсатор соединен с одним из выводов источника. переменного напряжения и вторым вывоПри запирании тиристора 12 связь первого вывода со вторым выводом узла блокировки 3 обрывается

Хзел блокировки (фиг. 3) работает 30 Дом конденсатора, третий вывод узла

блокировки соединен ,с общей точкой нагрузки и ключевого элемента.

следуюпщм образом.

Оптотиристор 17 открывается током управления, проходящим через ограничивающий резистор 18 и стабилитрон 20 При пробое транзисторного ключа 9 третий и четвертый выводы узла блокировки замыкаются между собой и шунтирующий диод 19 шунтирует управляю- ш;ие электроды оптотиристора 17, в результате чего он закрывается.

Узел блокировки (фиг. 4) работает следующим образом.

При подаче напряжения на первый и четвертый выводы узла блокировки транзистор 21 открывается током ограничивающего резистора 22 -через блокирующий диод 24. Напряжение на вто- ром выво.де узла блокировки стабилизи- . ровано и практически равно напряжению стабилизации стабилитрона 23. В случае пробоя транзисторного ключа 9 шунтирующий диод 25 закорачивает стабилитрон 23 и транзистор 21 закорачивается.

Применение формирователя импульсов повышает надежность управления тиристорами преобразователя.

Формула

изобретен и

1 . Формирователь импульсов, содержащий соединенные последовательно первый диод в прямом включении и конденсатор, к общей точке которых последовательно подключены нагрузка и ключевой элемент, соединенный входом управления с выходом и тульсного блока, источник питания, диоды, конденсатор., отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены узел блокировки и конденсатор, при., этом источник питания выполнен в виде источника переменного напряжения, подключенного к диагонали выпрямительного моста, плюсовой вывод

Дом конденсатора, третий вывод узла

блокировки соединен ,с общей точкой нагрузки и ключевого элемента.

2. Формирователь импульсов по п.1, отличающийся тем, что узел блокировки выполнен на-тиристоре, блокирующем диоде, шунтирующем диоде, ограничивающем и управляющем резисторах, причем анод тиристора и один вывод ограничивающего резистора подключены к первому выводу узла блокировки, катод тиристора и первый вывод управляющегорезистора - к второму выводу, управляющий электрод тиристора - к катоду блокирующего дио- Да, анод которого соединен с вторым выводом ограничивающего резистора и анодом шунтирующего диода, катод которого соединен с третьим выводом, а второй вывод управляющего резистора соединен с четвертым выводом узла блокировки.

3. Формирователь импульсов по п.1, отличающийся тем, что, с целью упрощения, узел блокировки выполнен на оптот тоисторе, ограничивающем резисторе, гаунтирующем диоде и стабилитроне, причем анод оптотиристора и первый вывод огрант-гчивающего резистора подключены к первому вьво

ду узла блокировки, катод - к второму выводу, второй вывод ограничивающего резистора соединен с анодом шунтирующего диода и плюсовым управляющим выводом оптотиристора, минусовой вывод которого соединен с катодом стабилитрона, анод которого соединен с четвертым выводом узла блокировки, а катод шунтирующего диода соединен S третьим вьшодом узла блокировки.

4. Формирователь импульсов по п.1, отличающийся тем, что, с целью стабилизации амплитуды выходных импульсов и исключения искажений напряжения источника переменного напряжения, .у;1ел блокировки вьтолнен на

п-р-п-транзисторе, ограничивающем резисторе, шунтирующем диоде, стабилитроне и блокирующем диоде, причем коллектор транзистора совместно с первым выводом ограничивающего резистора подключен к первому выводу узла блокировки, эмиттер - к второму выводу, второй вывод ограничивающего резистора соединен с катодом стабилитрона, анодом блокирующего диода и анодом шунтирующего диода, катод которого соединен с третьим выводом узла блокировки, катод блокирующего диода - с базой транзистора, анод стабилитрона соединен с четвертым выводом узла блокировки.

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для управления тиристорами преобразователей. Цель изобретения - повышение надежности импульсного управления тиристорами за счет того, что при отказе ключевого элемента в формирователе импульсов на управляемом входе тиристора /нагрузке/ напряжение равно нулю. Это достигается дополнительным введением блока блокировки 3 и его связи с элементами общей схемы формирователя с накопительными конденсаторами 5,7,8, ключевым элементом 9, который управляется импульсами сигналами с блока 10. Схема работает от источника переменного напряжения 1 и мостового выпрямителя 2. За счет удвоения напряжения с помощью диодов 4 и 6 и конденсаторов 7,8 выходные импульсы имеют оптимальную форму с форсирующим передним фронтом. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.