Транзисторный формирователь импульсов с частотным заполнением для управления тиристорами Советский патент 1979 года по МПК H02M1/08 

зан со средней точкой первичной обмот ки выходного трансформатора, а второй конец - с выводом для подключения к источнику питания. Кроме того, в формирователе в цепь питания мультивибратора включен транс |форматор тока, Нагрузка которого вклю чена между базой одного из транзис-, торов через диод и выводом для подклю чения к источнику питания. Кроме того, в формирователе в цепь питания мультивибратора включен трансформатор тока,нагрузка которого включена между базой одного из транзисторов через диод и выводом для подключения к источнику питания. На фиг. 1 представлен предлагаемый транзисторный.формирователь;на фиг.2 и 3 - диаграммы, поясняющие его рабоТУ. - , ,. - /- J; Мультивибратор содержит транзИсторы 1 и 2, запираемые от источника 3 смещения через сопротивления 4 и 5, выходной трансформатор 6. Трансформатор 7 обратной связи первичной обмоткой 8 подключен через переключающий конденсатор 9 к обмотке обратной связи 10 выходного.трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора обратной связи средней точкой соединена с Источником входного сиГнала 11 выполненным в виде транзистора. Крайнйе точки вторичной обмотки соединены с базами транзисторов мерезодиоды 12 и 13, Базы транзисторов мультивибратора соединены с кол текторами через стабилитроны 14 и 15. В цепЬ питания мультивибратора включен нелинейный дроссель 16 и трансформатор 17 тока. Нагрузка трансформатора 18 тока включена между полюсом источника питания и базой одного из транзисторов через диод 19. Питается мультивибратор от источника 20 постоянного напряжения. Устройство работает следующим образом. Пока ток обратной связи отсутствует, оба транзистора заперты и напряже ние на выходе отсутствует. При подаче входного тока схема.начинает генерировать колебания прямоугольной формы, продолжающиеся до той поры, пока входной ток протекает. Рассмотрим как это происходит. Пусть входной ток поступил в момент t О (фиг. 2), Этот ток через отпирающиеся диоды 12 и 13 поступает в базы обоих транзисторов, но благода ря наличию положительной обратной связи, как и в других мультивибраторах, включается только один. Действи тельно, пусть в силу, неодинаковости транзисторов коллекторный ток транзистора 1 несколько больше. Тогда намагничивающие силы, создаваемые коллекторными токами транзисторов в половинах первичной обмотки выходного т|5ансформатора 6 будут неодинаковы и

664266 под воздействием разностной н.с, на обмотках трансформатора ,6 возникает ЭДС самоиндукции, полярность которой указана на фиг, 1 .без скобок. Через конденсатор 9, который в исходный момент времени разряжен, напряжение с обмотки 10 передается на трансформаfrojp 7 обратной связи. Напряжение вторичной обмотки трансформатора 7, действуя в контуре 21, 12, 1, 2, 13, увеличивает ток базы 1 и уменьшает ток базы 2, что усиливает неодинаковость коллекторных токов. Это приводит к дальнейшему нарастанию ЭДС самоиндукции, т.е. процесс развивается лавинообразно, приводя к включению транзистора 1 и выключению транзистора 2. После окончания лавинообразного процесса входной ток протекает только в правой половине вторичной обмотки трансформатора обратной связи и в базе 1, так как диод 13 заперт напряжением вторичной обмотки. По отнесению к этому току трансформатор 7 действует как трансформатор тока, т.е. поте7 чет ток в обмотке 8. Направление этого тока будет соответствовать указанному на фиг. 1, а конденсатор 9 заряжается с полярностью, указанной на фиг. 1, По мере возрастания напряжения Ug на обкладках конденсатора падает напряжение Ug на первичной обмотке 8, поскольку оно равно разности напряжений на обмотке 10 трансформатора 6 и на обкладках конденсатора. Как только напряжение UQ станет больше П. (момент t, на фиг. 2), напряжение обмотках трансформатора 7 меняет знак и по контуру 21, 13, 2, 1, 12 происх.одит запирание транзистора 1 и отпирайие транзистора 2. Из-за наличия положительной обратной связи процесс переключения транзисторов носит лавинообразный характер. После того как напряжение на конденсаторе измененной полярности достигнет величины напряжения на обмотке 10, произойдет новое переключение транзисторов. Продолжительность полу.периода выходного напряжения равна, . таким образом, времени переразряда конденсатора. Генерация прямоугольного напряжения продолжается до той поры, пока протекает входной ток. При его исчезновении .(момент времени tg на фиг. 2J прекращается протекание тока в базах транзисторов, оба транзистора выключаются и генерация колебаний прекращается, Вьрсодное напряжение, таким образом, моделируется входным сигналом. -На фиг, 3 представлены диаграм1ЛЛ, поясняющие работу схемы .с элементами форсировкй. Для осуществления фррсировки необходима задержка колебаний. Для этог.о дроссель 16 следует выполнять на двух кольцевых сердечниках, из которых один имеет высокую, а второй - низкую магнитную проницаемость. В частности, первичный сердеч ник может быть ферритовым, а второй альсиферовым, обмотка наматываетсян два сердечника одновременно. Тогда при подаче входного тока ма ,нитный поток вначале нарастает только в первом сердечнике и ток igQ буде мал, поскольку проницаёмость сердечника велика.После насыщения первого сердечника на 1инает нарастать поток во втором сердечн,ике и ток в обмотке таким же образом,как и Нри линейном дросселе.Начальная часть кривой тока i2o изобраяТена на фиг.Зб ( ступен малого тока). Условие отсутствия генерации в интервале t 3-f где К - коэффициент трансформации трансформатора 7 обратной связи; коэффициент трансформации вы ходного трансформатора относительно обмотки.обратной связи. в течение интервала t входной ток делится пополам между двумя базами и оба транзистора включены. Роль делителя выполняет вторичная обмотка 7. Выводы первичной обмотки в гЗсодного трансформатора 6 соединены между собой накоротко через включенные транзисторы, поэтому выходное напряжение равно нулю. Поскольку на первичной обмотке трансформатора 6 и транзисторах нет напряжения, то все напряжение питания Ugo приложено к форсирующему дросселю 16 (цепь 20, 16, 22, 1) . Ток в обмотке дросселя нарастает (фиг. 36 и в магнитном поле сердечника накапливается энергия. Эта энергия и используется в дальнейшем для форсировки. В коллекторной цепи каждого транзистора протекает в интервале задержки ti. половина тока -Iso / при этом роль делителя тока выполняет первичная обмотка трансформатора 6. Посколь ку токи в коллекторах непрерывно нарастают, то наступит момент,когда для одного из транзисторов перестанет выпалняться условие насыщения (момент t,2 на фиг. 3) . Этот транзистор (пусть это будет 1) выходит из на сыщения, между его коллектором и баЗОЙ появляется напряжение, которое вследствие действия положительной обратной связи быстро нарастает. Когда оно достигает напряжения стабилизации UOT стабилитрона 14, стабилитрон вступабТ в действие и дальнейшее нарастание напряжения между коллектором и базой прекращается. Остается неизменным напряжение между коллектором и эмиттером .UCT а также напряжение на первичной обмотке трансформатора 6, которое равно , поскольку второй транзистор 2 включен (полярность указана на фиг. 1 в :скрбках) 66 После того как выходной ток достигнет величины приведенного тока (момент tg на фиг. .Зв), ток 20 („ коллектора 1 спадает к нулю и напряжение на коллёкторё останется равным 2Ugo до момента переключения транзис-. Topofe t. Переключение, как и ранее, /1роисходит при достижении равенства напряжений на конденсаторе У и обмот|ке 10 выходного трансформатора. Напряжение на выключающемся транзисторе is момент Ц будет подниматься до величины Ист., ускоряя тем самым изменение полярности выходного тока. Необходимая для формировки энергия поставляется д{)оссёлем 1б.Дроссель, препятствуя спаду тока i до при выключении любого из транзисторов, создает ЭДС самоиндукции, складывающуюся с напряжением питания и обеспечивающую повышение напряжения натранзисторе и обмотках трансформатора 6. В начальный- мсжент генераций энергия , нак6плен на я в л;: беселе, достаточна для поддерх ания повышенного напряжения на время всего импульса заполнения. Тем самим достигается форсировка амплит ды управляющего импульса тока tv,.В интервале задержки t (фиг. 3) ток коллектора каждого из двух транзисторов равен половине тока ijo (фиг. Зб) и нарастает плавно. Чтобы выполнить условие насыщения транзисторов (ftif чк ) i достаточно посылать в базу линейно нарастающий ток (пунктир на фиг. За). Следовательно, продолжительность переднего фронта входного импульса может быть допущена равной tn., т.е. требования к крутизне фронта снижены. Для устранения нестабильности в цепь питания включен трансформатор 17 тока с нагрузкой 18. Этот трансформатор работает только в переходном режиме, т.е. передает сигнал в момент нарастания суммарного коллекторного тока. Как только падение напряжения на нагрузке трансформатора 18 тока превысит напряжение источника питания, откроется диод 19 в базовой цепи транзистора 1 и пЬтёчет ток, который даст начало процессу генерации. Использование новых элементов нелинейного дросселя в цепи питания и цепи стабилизации амплитуды выходного импульса тока позволяют повысить крутизну переднего фронта импульса управления, обеспечить помехоустойчи-i аость схемы со стороны,, входа и получать стабильную амплитуду выходных импульсов. ;: Формула изобретения 1. Транзисторный формирователь импульсов с чаЬтотньтм заполнением для

управления тиристорами, содержащий мультивибратор с переключающим конденсат ором в цепи обратной связи, с трансформаторным выходом и разделительным трансформатором обратной связи, первичная обмотка которого через переключаюйщй конденсатор подключена к обмотке обратной связи выходного трансформатора, а вторичная обмотка средней точкой соединена с источником входного сигнала и крайними точками - через диоды с базами транзисторов мультивибратора, а база каждого транзистора соединена с коллектором через стабилитрон, отличающ и и с я тем, что, с целью улучше-/ ния параметров формируемых импульсов и повышения помехоустойчивости, он дополнительно снабжен нелинейным .форскрующим дросселем, выполненным на двух кольцевых сердечниках, из которых один имеет высокую,.а второй низкую магнитную проницаемость, причем один конец дросселя связан со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора, а второй кЪнец - с выводом для подключения к источнику питания,

2. Формирователь по п.1, о т л ичающийс я тем, что, с целью получения стабильной амплитуды выходных импульсов, в цепь питания мультивибратора включён трансформатор тока, нагрузка которого включена между баЗОЙ одного из транзисторов через Диод и выводом для подключения к источйику питаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Калашников Б. Е. и Др.., Системы управления автономными инверторами, М., Энергия, 1974, с. 44, 72.

2. Моин В, и Лаптев Н, Стабилизированные транзисторные преобразователи, М., Энергия, 1972, с. 389,

рис. 10-7.

664266