Генератор серии импульсов Советский патент 1979 года по МПК H03K3/64 

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно, к системам управления вентильными преобразователями, может быть использовано при построении управляемых выпрямителей и преобразователей частоты различных типов.

Известны генераторы с дополнительным ключевым элементом в силовой цепи 1.

Однако известные генераторы имеют недостаточно высокий КПД.

Известны генераторы серии импульсов, содержание блокинг-генератор на транзисторе с цепями защиты и смещения и трансформаторе, первичная обмотка которого зашунтирОвана последовательно соединенными резистором и диодом и включена в цепь коллектора, вторичные обмотки подключены к нагрузке, а обмотка обратной связи включена в базовую цепь транзистора через ограничительный резистор и ключ, управляющий вход которого соединен с распределителем импульсов через согласующее устройство 2

У этого генератора недостаточно стабильна длительность серии.

Цель изобретения - повышение стабильности длительности серим-достигается тем, что в генератор серии -импульсов, содержащий . блокинг-генератор на транзисторе с, цепями защиты и смещения и трансформаторе, ограничительный резистор и ключ, -распределитель импульсов, согласующее устройство, введены дополнительный диод, который включен в базовую цепь транзистора последовательно с ограничительным резистором, и конденсатор, который щунтирует последовательно соединенные ограничительный резистор и дополнительный диод.

Это позволяет получить серии импульсов стабильной длительности в щироком диапазоне изменения частоты следования серий импульсов и таким образом расщирить область применения устройства.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема генератора серий импульсов, на фиг. 2 - временные диаграммы, -поясняющие работу генератора; на фиг. 3 показаны частные циклы перемагничивания сердечника трансформатора.

Устройство содержит блокинг-генератор, включающий в себя им11ульсный трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого последовательно соединена с транзистором 3, а обмотка положительной обратной связи 4 подсоединена через диод 5, ограничительный резистор 6 и прерывающий транзистор 7 к управляющему входу транзистора 3.

Конденсатор 8 подсоединен параллельно диоду 5 и ограничительному резистору 6. Первичная обмотка 2 импульсного трансформатора защунтирована диодом 9 и резистором 10. Резисторы 11 и 12, а также диод 13 обеспечивают автоматическое смещение транзистора 3. Резисторы 14, 15 и транзистор 16 образуют согласующее звено 17, о назначении которого будет сказано ниже.

Диод 18 предназначен для снятия перенапряжения на эмиттер-базовом переходе основногр транзистора и для перезаряда конденсатора 8, а резистор 19 исключает режим оборванной базы этого транзистора и совместно с диодом 18 образует цепи защиты.

Импульсы для управления формирователем поступают с распределителя импульсов (РИ) 20. Нагрузкой 21 генератора являются управляющие цепи тиристоров.

Принцип работы генератора цоясняется осциллограммами на фиг. 2, где показаны сигнал управления Usi, поступающий с распределителя импульсов 20, ток нагрузки 21 генератора 1вых на одном из его выходов, напряжение UQ на конденсаторе 8, напряжение Uio на одной из обмоток трансформатора 1, ток базы транзистора 3-i-f, коллекторный ток транзистора 3 - iy.

Рассмотрим работу генератора без согласующего звена 17.

При подаче отпирающего сигнала U) (инверсного по отнощению к U на фиг. 2 а) через ограничительный резистор Rorp (на схеме не показан) на управляющий вход транзистора 7 он открывается, и генератор формирует импульсы. Длительность серии импульса при этом строго ограничена длительностью управляющего сигнала.

Рассмотрим процессы более подробно.

Согласно осциллограммам на фиг. 2 б, момент времени ti через предлагаемый ограничительный резистор, эмиттер-базовые переходы транзисторов 3, 7 и диод 13 протекает ток; отпирающий эти транзисторы и обеспечиваю щий благодаря наличию обмотки положительной обратной связи 4 лавинообразный процесс отпирания транзистора 3.

Первый импульс длительностью ti-ta формируется при этом как в обычном блокинг-генераторе. Магнитное состояние сердечника в этом интервале характеризуется траекторией на фиг. 3 (верхняя линия). Отпирание транзистора 3 обеспечивает приложение к коллекторной обмотке 2 напряжения питания Un (полярностью показанной без скобок). Напряжение на обмотке 4 с той же полярностью создает ток базы, необходимый для насыщения транзистора 3.

Одновременно конденсатор 8 заряжается до напряжения, равного сумме падения напряжений на резисторе 6 и диоде 5 -(с полярностью, показанной без скобок). В момент tz индукция в сердечнике 1 достигает значения индукции насыщения Bs , он насыщается, напряжение на всех обмотках трансформатора 1 спадает до нуля, и транзистор 3 закрывается. Запасенная при этом в сердечнике трансформатора 1 энергия стремится рассеяться. Индукция начинает изменяться в направлении от BS до Bf.

Индуктируемое .при этом на обмотках трансформатора напряжение имеет полярность, показанную в скобках. Конденсатор 8 перезаряжается напряжением обмотки 4 до полярности, показанной в скобках по контуру 8-4-18-7-8. На частном цикле петли гистерезиса магнитное состояние сердечника характеризуется траекторией (фиг. 3). В момент t зарядный ток в конденсаторе становится равным отпирающе У току:

Нарр + К13+Нэб +Иэбз

гдеКй, Ria, Ract,, Rscfj - соответственно 5 сопротивления ограничительного резистора в цепи базы транзистора 7, диода 13 и эмиттер-базовых переходов транзисторов 3, 7. С этого момента начинает преобладать отпирающий ток, транзистор 3 приоткрывается, и к коллекторной обмотке 2 после лавинообразного отпирания транзистора 3 (благодаря обмотке положительной обратной связи 4) прикладывается напряжение Un. Напряжение на обмотке вновь приобретает полярность, показанную без скобок, конденсатор 8 вновь перезаряжается до исходной полярности (без скобок), а его перезарядный ток способствует четкому отпиранию транзистора 3. Магнитное состояние сердечника характеризуется траекторией tj- t4 на фиг. 3. Далее процессы повторяются.

Режим высокочастотных колебаний продолжается до момента ts и характеризуется работой трансформатора на малом частотном цикле петли гистерезиса. В момент ts с транзистора 7 снимается отпирающий сиг5 нал и . Цепь положительной обратной связи при этом разрывается, и процесс высокочастотных колебаний прекращается, а энергия сердечника рассеивается в виде тепла на резисторе Ш. Через него протекает ток от обратного всплеска напряжения на обмотке 2, обусловленного переходом магнитного состояния сердечника из точки на малом частотном цикле в точку Вг (фиг. 3). Следует отметить, что длительность серии импульсов Тп всегда длительнос5 ти управляющего сигнала Uy или меньще и независимо от частоты его следования, . так как окончание процесса высокочастотной генерации всегда сопровождается обратным, а не прямым всплеском напряжения на обмотках трансформатора. Это следует из вышеизложенного и нз фиг. 3. В ждущем режиме транзистор 3 занерт падением напряжения на диоде 13, через который протекает ток смещения, ограниченный резистором 11:

i - Цд

Отметим особо функции элементов 5, 6, 8. Резистор 6 ограничивает ток положительной обратной связи и обеспечивает заряд конденсатора 8. Конденсатор обеспечивает надежное запирание транзистора 3 в паузах между высокочастотными импульсами прямой (полезной) полярности (показанной на фиг. 1 без скобок), а также надежное и четкое отпирание транзистора 3 при формировании импульсов прямой полярности. Диод 5 предотвращает разряд конденсатора пр полярности напряжения, показанной в скобках. Отсутствие элементов 5, 8 ведет к ерыву высокочастотных колебаний. При этом устройство генерирует лишь первый импульс, т. е. работает как обычный блокинггенератор в ждущем режиме..

Помехоустойчивость генератора гарантируется обрывом цепи положительной обратной связи в ждущем режиме за счет транзистора 7.

В ряде случаев при построении распределителей импульсов на базе микросхем их выходные импульсы могут иметь вид, показанный на фиг. За, т.е. вид сигнала, инверсного по отношению к сигналу, отпирающему транзистор 7. Для согласования такого распределителя с формирователем можно использовать согласующий узел 17. В этом случае формирователь запускается следующим образом.

Согласно осциллограмме на фиг. 2 а, в момент времени ti транзистор 16 закрывается. Вследствие этого через резисторы 14, 15, эмиттер-базовые переходы транзисторов 3, 7 и диод 13 протекает ток, отпирающнй эти транзисторы. В дальнейшем процесс формирования импульсов повторяется. Следует отметить, что наличие множества гальванических развязанных выходов позволяет использовать такой генератор для одновременного управления множеством тиристоров в преобразователе, например, для управления последовательно соединенными тиристорами. При этом устройство генерирует Серии импульсов любой заданной длительности, что не влияет на его масс-габаритные показатели. Указанное придает ему свойство унификации.

Формула изобретения

Генератор серии импульсов, содержащий блокинг-генератор, выполненный на транзисторе с цепями защиты и смещения и трансформаторе, первичная обмотка которого зашунтирована последовательно соединенными резистором и диодом и включена в цепь коллектора, вторичные обмотки подключены к нагрузке, а обмотка обратной связи включена в базовую цепь транзистора через ограничительный резистор и ключ, управляюший вход которого соединен с распределителем импульсов через согласующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности длительности серии, в него введены дополнительный диод, который включен в базовую цепь транзистора последовательно с ограничительным резистором, и конденсатор, который шунтирует последовательно соединенные ограничительный резистор и дополнительный диод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 240005, кл. Н 03 К 3/335, 1968.

2. Известия Вузов / «Электромеханика, № 6, 1976, с. 647.

f -- Л Д,

Qi

иг.(

Фиг-2

J -Jl

Риг.З