Устройство для запуска тиристоров Советский патент 1976 года по МПК H02P13/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПУСКА ТИРИСТОРОВ

1

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может использоваться в системах управления тиристорными инверторами, вьшрямителями и преобразователями частоты.

Известны формирователи импульсов на комбинации транзисторов, тиристоров и других активных элементах, формирующих импульс оптимальной формы для запуска тиристора.

Недостаток известных устройств заключается в их чрезмерной сложности.

Цел;ь изобретения - упрощение схемы устройства.

Это достигается тем, что второй конец накопительного конденсатора формирователя подключен к общей точке двух последовательно соединенных диодов, анод одного из которых присоединен к общему приводу питания устройства, а катод другого - к точке соеданения резистора и конденсатора задающей RC-цепочки блокинг-генератора.

На фиг. 1 приведена злектрическая схема устройства для запуска тиристоров; на фиг. 2 - временная диаграмма серии выходных импульсов устройства, пояснянлца его работу, где обозначено Uiвелшшна выброса напряжения на переднем фронте импульса; ti - время выброса напряжения; t2 -

длительность первого импульса; Uj - напряжение выходньа импульсов; Atpj - длительность первой паузы между импульсами; - длительность второго импульса серии импульсов; Atpn-i- длительность предпоследней паузы серии импульсов; Atun,- длительность последнего импульса серии импульсов; п - количество импульсов в серии импульсов.

К качестве активных элементов устройства используются лавинньш транзистор 1 и транзистор 2.

Коллектор лавинного транзистора через резистор 3 подключен к источнику питания 4 и через накопительньш конденсатор 5 и диод 6, включенный в прямом направлении, подсоединен к общей пшне схемы.

К базе транзистора 1 подключен резистор 7. К общей точке диода 6 и конденсатора 5 подключен анод диода 6i. К катоду последнего подключены одним концом дополнительный конденсатор 8 и через резистор 9 и вторичную обмотку 10 импульсного трансформатора 11 база транзистора 2. Другой вывод конденсатора 8 подсоеданен к общей точке первичной обмотки 12, включенной в день змиттера транзистора 2 и резистора 13, включенного в цепь базы транзистора 2. Общая точка конденсатора 8, обмотки 12, резистора 13 через сопротивление нагрузки 14 подсоединена к общей шине схемы.

Коллектор транзистора 2 присоединен к плюсу источника питания 15.

Устройство может работать в двух режимах: автоколебательном и ждущем.

Автоколебательньш режим обеспечивается выбором исходной рабочей точки лавинного транзистора 1 на отрицательном участке вольт-амперной характеристики.

Ждущий режим обеспечивается заданием исходной рабочей точки транзистора 1 на участке с большим положительным дифференциальным сопротивлением вольт-амперной характеристики. Внешний запуск устройства при этом происходит через дяод 16.

В обоих режимах транзистор 2 в исходном состоянии должен быть закрыт, что обеспечивается соответствующим выбором элементов схемы.

В автоколебательном режиме устройство работает следующим образом.

После включения источника питания 4 конденсатор 5 заряжается от последнего через резистор 3 и прямосмещенный диод 6. Как только напряжение на конденсаторе 5 достигнет напряжения включения лавинного транзистора со стороны коллектора, транзистор включается. Накопительньш конденсатор 5 разряжается по цепи: транзистор 1, диод 6i, дополнительньш конденсатор 8 и сопротивление нагрузки 14. При этом формируется вершина импульса напряжения U (фиг. 2) Длительность нарастания переднего фронта последнего определяется временем включения лавинного транзистора 1 (от единиц до нескольких десятков нсек), а амплитуда выброса напряжения Ui при условии Св Cs - параметрами лавинного транзистора и величиной сопротивления нагрузки 14. С разрядом конденсатора 5 происходит заряд конденсатора 8 и спад вершины импульса.

В момент времени tj (фиг. 2) транзистор 2 закрыт, так как величина напряжения источника питания 15 выбирается меньше DI. В момент времени ti напряжение на источнике питания 15 становится равным напряжению на нагрузке 14, транзистор 2 открьшается, так как к его базе приложено положительное напряжение. Развивается регенеративный процесс, обусловленный наличием импульсного трансформатора 11, обмотки которого образуют положительную обратную связь. Транзистор 2 входит в состояние насьпцения, в результате чего к нагрузке прикладьшается почти все напряжение источника питания 15. Часть напряжения падает на сопротивлении резистора 9, приведенного к первичной обмотке 12.

Насыщенное состояние транзистора 2 сохраняется в течение всего времени tj. При этом транзистор 2 находится в насьшдении не только под действием трансформаторной обратной связи, но и под

действием положительного напряжения на конденсаторе 8. Последний прекращает заряжаться конденсатором 5 после заверщения регенеративного процесса в лавинном транзисторе. Под действием 5 напряжения, приложенного к обмотке 12, сердечник трансформатора входит в состояние насыщения и после уменьшения разрядного тока конденсатора 8 развивается обратньш регенеративньш процесс, в результате которого транзистор 2 запираjQ ется. № этом заканчивается формирование первого импульса.

В дальнейшем устройство на транзисторе 2 и импульсном трансформаторе 11 функционирует как блокинг-генератор, к базе которого приложен отпиJJ рающий сигнал, обусловленньш напряжением на конденсаторе 8. В отличие от обьмного блокинг-генератора, работающего в автоколебательном режиме, в котором отпирающее напряжение постоянно, в дагшой схеме отпирающее напряжение убывает во

0 времени. Автоколебательньш режим работы уст- ройства на транзисторе 2 заканчивается, когда напряжение на конденсаторе 8 спадает до напряжения запирания перехода эмиттера-базы транзистора 2.

5 После интервала времени tj + t2 (фиг. 2) транзистор 2 закрыт и энергия, накопленная индуктивностью первичной обмотки 12, рассеивается. Ток намагничивания во вторичной обмотке 10 протекает встречно разрядному току конденсатора 8,

0 создавая таким образом на резисторе 13 запирающее смещение на переходе эмиттер-база транзистора 2 и одновременно подзаряжая конденсатор 8. При равенстве указанных токов транзистор 2 отпирается.

5 После открытия транзистора 2 формируется вершина импульса. № этой стадии напряжение на конденсаторе 8 убьтает как за счет разряда через резистор 9 и переход эмиттер-база транзистора 2, так и за счет разряда током вторичной обмотки 10

0 импульсного трансформатора 11. Формирование вершины импульса заканчивается, когда сердечник трансформатора 11 войдет в состояние насьпцения, нарушается положительная обратная связь и развивается обратный регенеративньш процесс, в результате которого транзистор 2 запирается. Далее процесс развивается так же, как было рассмотрено вьппе.

Насьпцение сердечника трансформатора 11 определяется совместным действием напряжения

0 источника питания 15, приложенным к обмотке 12 и встречно ему направленным напряжением- на конденсаторе 8. Поскольку напряжение на последнем уменьшается, то длительность последующих импульсов в серии убывает, а длительность паузы

5 между ними возрастает.

Однако при соответствующем выборе величин емкости конденсатора 8 и резисторов 9, 13 изменения длительности паузы между импульсами, -а также длительности импульсов незначительны.

После спада напряжения на емкости конденсатора 8 до величины напряжения запирания перехода эмиттер-база транзистора 2 последний запирается и на этом заканчивает формирование пакета импульсов. Ширину пакета импульсов можно регулировать, меняя параметры конденсатора 8 и резисторов 9; 13, а также меняя параметры конденсаторов 5 и 8.

При этом можно получить количество импульсов в серии , т.е. устройство будет формировать импульс оптимальной формы, но уже при отсутствии серии импульсов. Этот режим возможен, если сопротивление резистора 9 равно нулю.

В ждущем режиме устройство работает следующим образом.

В исходном состояние лавинньш транзистор 1 и транзистор 2 закрыты, что обеспечивается соответствующим выбором элементов схемы. При подаче отпирающего отрицательного импульса через диод 16 на базу лавинного транзистора 1 последний отпирается и конденсатор 5 начинает разряжаться.

Далее процессы в схеме происходят так же, как было рассмотрено вьппе для автоколебательного режима.

Формула изобретения

Устройство для запуска тиристоров, содержащее блокинг-генератор на транзисторе с задающей RC-цепочкой, диоды и релаксатор на лавинном транзисторе с накопительным конденсатором, подключенньпу одним концом к коллектору лавинного транзистора, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, второй конец накопительного конденсатора подключен к общей точке двух последовательно соединенных даодов, анод одного из которых присоединен к общему проводу питания устройства, а катод другого - к точке соединения резистора и конденсатора задающей RС-цепочки.

Atnn At an

Фиг. 2