РЕЛАКСАЦИОННЫЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ Советский патент 1974 года по МПК H02M1/08 

1

Изобретение относится к лреобразовательной технике, а именно к усилителю-формирователю выходных импульсов систем 1у1правления тиристорных преобразователей, и может использоваться в системах управления тириCTOpiHbiMH 1ИНвертО)рам.и, выпрямителями переменного тока в постоянный, в преобразователях частоты и т. д.

Известен релаксационный формирователь импульсов для запуска тиристоров, содержащий лавинный транзистор, зарядный резистор, накопительный конденсатор, импульсный трансформатор и нагрузочный элемент.

Недостатком известных формирователей является то, что выходные имлульсы обладают завышенной мощностью, требуется значительная мощность управления формирователем, отсутствует возможность изменения длительности выброса двойной амплитуды, им пульс имеет пологий задний фронт.

С целью формирования двухст|упенчатого импульса, увеличения а1МПлитуды ийипульсов и уменьшения длительности фронта в предлагаемом формирователе импульсов в цепь коллектора лавинного транзистора включена защунтированная первым диодом, включенным в прямом направлении, первичная обмотка импульсного трансформатора, начало которой через накопительный конденсатор связано с нагрузочным элементом, а вторичная обмотка подключена к базе через параллельную RC-цепь, включенную последовательно со вторым диодом.

На фиг. 1 показана принципиальная электрнческая схема предлагаемого формирователя; на фиг. 2 - форма выходного импульса формирователя; на фиг. 3 - нагрузочная диаграмма лавинного транзистора.

В качестве активного элемента формирователя используют лавинный транзи.стор Т. В цепь базы В|Ключен диод Д, обеспечивающий положительное смещение на базе транзистора Т, подключенной через резистор Ri к источнику питания //„i- При работе схемы

в ждущем режиме запускающие импульсы подаются в цепь базы транзистора Т через конденсатор С, и диод Д2. Источник питания Яп2 и резистор RZ служат для обеспечения запертого состояния диода Д2 в отсутствии входного сигнала. Коллектор лавинного транзистора через резистор R, трансформатор Тр подключен к источнику питания Япз- Цепь обратной связи образована вторичной обмоткой W траисформатора Тр, резистором RA,

конденсатором Сд, диодом Дз- Параллельно

первичной обмотке Wz трансформатора Тр

включен в прямом направлении щунтирующий диод Д4. Разрядный конденсатор Ср и

нагрузочный элемент ZH включены параллельно лавинному транзистору Т.

Формирователь работает .следующим образом.

Схема работает как в автоколебатель-ном, та.к и в ждущем режимах, в зависимости от выбора исходной рабочей точки соответствен но :на участках с отрицательным сопротивлением, либо с больщим положительным сопротивлением вольтамперной характеристики лавинного транзистора.

Автоколебательный режим. Конденсатор Ср заряжается до напряжения :В максимуме вольтамшерной характеристики лавинного транзистора Т t/p (фиг. ,3). В момент времени to (фиг. 2) транзистор Г включается. При лавинном отпирании транзистора Т в его коллекторной цепи, а следовательно, в первичной обмотке Wz трансформатора Тр появляется ток. При этом к 1первичной обмотке прикладывается напряжение Ug(t), а падение напряжения iHa транзисторе Т соответ1ственно уменьщается. Взаимная фазировка обмоток трансформатора Тр, показанная на фиг. 1, такова, что в схеме развивается лавинообразное увеличение коллекторного и базового токов. Напряжение на первичной обмотке трансформатора стабилизируется на уровне падения напряжения на прямо включенном диоде Д. Падение напряжения на транзисторе Т уменьшается, а на нагрузке увеличивается. В момент времени fi (фиг. 2) транзистор Т входит в состояние насыщения. Напряжение на нагрузочном элементе ZH равно Uiii. Рабочая точка транзистора в интервале времени to-ii (ф,иг. 3) перемещается по динамической нагрузочной прямой fli из точки О в точку /. (Положение нагрузочной пря.мой определяется, главным образом, сопротивлением налрузки, а также эквивалентным сопротивлением диода Д4 и трансформатора Тр, резистором RZ в цепи коллектора транзистора Г). Начиная с момента fi в схеме формируется верщина первого имп|ульса. При этом одновременно происходит несколько процессов:

ток, протекающий по цепи обратной связи через конденсатор Cz, диод Дз, резистор 4 заряжает конденсатор С2. Разность потенциалов на конденсаторе €2 растет во времени, и так как она вычитается из постоянного напряжения вторичной обмотки трансформато,, Ото / ра Mg - (mz, mi - число витков вторичWj

ной и первичной обмотки трансформатора Тр), то базовый ток отпирания гботп во времени уменьщается;

с другой стороны, в базу транзистора Т поступает запирающий ток /бз от источника Ищ;

коллекторный ток транзистора уменьшается iBo времени В1аледствие разряда конденсатора Ср через насыщенный транзистор Г на нагрузочный элемент ZH.

Транзистор выходит из состояния насыщения, когда ток базы

.-

1б - Из - 1б„п

где /ККР - критическое значение тока коллектора, при котором транзистор Т начинает выходить из состояния насыщения (точка а на фиг. 3);

Р - коэффициент усиления транзистора Т В схеме с общим эмиттером.

В момент 2 заканчивается формирование верщины первого импульса, и .формируется задний фронт первого импульса. Напряжение на нагрузке равно UH.

Рабочая точка транзистора Т переходит

из точки а в точку б по динамической нагрузочной прямой Я2 (фиг. 3). Положительная обратная связь при переходе транзистора из насыщенного режима в активный отоутствует. Это обеапечивается выбором шунтирующего

0 диода Д с крутой ветвью прямой вольтамперной характеристики. Поэтому, хотя ток через диод Д уменьшается, напряжение на нем изменяется незначительно, а следовательно, слабо изменяется напряжение на вто5 .ричной обмотке W. Конденсатор €2 в цепи обратной связи по-прежнему заряжается к

т, 1 о

одному и тому же уровню Ug. НапряжеIv 2

ние на нагрузке ZH в момент времени t равно Utts. В интервале времени транзистор работает в лавинном режиме (на фиг 3 точки б и б). В этом интервале времени ток базы меняет свое направление, т. е. противоположен направлению тока базы при обычном режиме работы. Динамическая нагрузочная линия меняет свое положение в процессе разряда конденсатора Ср на нагрузочный элемент ZH. Когда нагрузочная прямая займет положение Яз транзистор Т выключается и входит в состояние отсечки. В момент времени /4 заканчивается формирование вершины второго импульса. Напряжение на нагр|узке равно UH. Транзистор Т выключается, и ток iB цепи коллектора уменьшается.

Конденсатор С2 разряжается через резистор , диод Дз при этом заперт положительiHbDM напряжением конденсатора Cz. Цепь обратной связи изолирована от цепи базы в течение времени заряда конденсатора Ср. Источник питания ИП создает условия включения транзистора Т при заданном напряжении источника питания Ипз на уровне 0. Как только напряжение на конденсаторе Ср до5 стигает на1П|рЯ|Жения U транз/истор включается, и процесс повторяется.

Ждущий режим обеспечивается запиранием транзистора Т большим напряжением источника питания.

Резистор можно включить на «землю, как показано на фиг. 1 пунктиром. Схема работает аналогично.

Устройство работает и при включении трансформатора Тр в цепь э/миттера. Работа 5 схемы аналогична рассмотренной.

Ztt резистор МЛТ - 0,5 100 ом С конденсатор 0,5 мкф.

Зависимости параметров импульса на наабл. I грузочном элементе от ;величины сопротивления нагрузки конденсаторов С2, Ср даны в таблицах.

Из таблиц видно, что длительность первого импульса /.И не за1ВИ1Сит от .величины емкости койденсатора С и сопротивления нагрузки, длительность второго имиульса tviz зависит от соШротивлен.ия нагрузки, одиако это

10 изменение можно компенсировать изменением величины емкости конденсатора Ср.

абл. 2

Предмет изобретения

15

Релаксационный формирователь имнульсов для запуска тиристоров, содержащий лавинный транзистор, зарядный резистор, накопительный конденсатор, импульсный трансформатор и нагрузочный элемент, отличаю20щийся тем, что, с целью формирования двухступенчатого импульса, увеличения амплитуды импульсов и уменьшения длительности фронта, в цепь коллектора лавинного транзистора включена зашунтированная первым

25 диодом, включенным в прямом направлении, первичная обмотка импульсного трансформатора, начало которой через накопительный конденсатор связано с нагрузочным элементом, а вторичная обмотка подключена к базе

30 через параллельную RC-цепь, включенную последовательно со вторым диодом.

i/a 5

Un

Фиг 3