Формирователь прямоугольных импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K5/00 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании систем импульсного питания.

Известны формирователи постоянного тока, содержацще источник питания с емкостным фильтром и ключ на управляемом вентиле с узлом коммутации, которые дают возможность формировать на нагрузке прямоугольные импульсы с достаточно крутЕлми фронтами 1.

Однако такие формирователи не обеспечивают возможность осуществления коммутации при коротком замыкании в нагрузке.

Известны устройства, в которых имеется ключ на управляемом вентиле и, кроме того, между источником питания и нагрузок в запирающем направлении включен неуправляемый венTHJib, шунтированный цепью, содержащей источник опорного тока и дроссель, что позволяет обеспечить коммутацию указанного ключа при коротких замыканиях в нагрузке {2,

Наиболее близким техническим решением к изобретению является формирователь прямоугольных импульсов., содержащий источник питания с емкостньЕч фильтром, ключ на управляемом венткле, узел коммутации,датчик короткого загфжания и неуправляe tt й вентиль, включенный в запирающем направления относительно.тока нагрузки и Е 1 нтированшай цепью из источника опорного тока и дросселя, в. котором ключ на управляемом вентиле, неуправлнегийлй вентиль, нагруз10ка и источник питания образуют последовательный контур 3.

Известное устройство позволяет формировать прямоугольные импульсы с достаточно крутыми фронтами, а

t5 также обеспечить , защиту при коротких закыканиях в нагрузке. Однако отказ узла ком1.1утации после возникновения короткого зa «ыкaния в нагрузке приводит к значительным токовым

20 перегрузкам вентильного оборудования, что снижает надежность устройства.

Целью изобретения является повышение надежности формирователя.

Это достигается тем, что форми25рователь, содержащий последовательный контур, образованный из управляемого вентильного ключа, шунтированного узлом коммутации, вентиля,шунтированного цепью из источника опор30 него тока и дросселя, нагрузки, датчика короткого замыкания и источника питания с конденсатором на выходе снабжен датчиком напряжения, реагн:руюшим органом, а вентиль выполнен .управляющим, к управляющему электроду которого подключен выход реагирующего органа, ко входу которого подключены выхода датчиков короткого эа(Иыкания и напряжения.

Кроме того, реагирующий орган состоит из последовательно соединенных генератора прямоугольных импульсов, элемента И, накопительного и релейного элементов, элемента ИЛИ-НЕ,причем входами реагирующего органа являются входы генератора прямоугольных И:мпульсов И элемента И, выход котор:ого подключен ко второму входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого является выходом реагирующего органа.

На фиг. 1 представлен формирователь прямоугольных импульсов; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясн яющие работу формирователя в аварийном режиме,

Формирователь содержит источник питания 1, соглаживающий дроссель 2, Цонденсатор 3, управляемый вентильны ключ 4 с узлом коммутации 5, управл|яемый вентиль 6, включенный в загтирающем направлении относительно тЬка нагрузки и шунтированный цепью КЗ источника опорного тока 7 и дросселя 3, дополнительный вентильный ключ 9, включенный параллельно нагруке 10, систему управления 11,датчик Короткого замыкания 12, датчик напряжения 13 вентильного ключа и реагирующий орган 14,

Реагирующий орган содержит генератор 15 прямоугольных импульсов, двухвходовый элемент И 16, накопительный элемент 17, релейный элемент 18 с фиксацией воздействия и двухвходопый элемент ИЛИ-НЕ 19.

Формирователь работает следующим образом.

Перед формированием импульса устанавливается необходилвлй уровень амплитуды импульса с поьющью источника 1, а в цепи, состоящей из источника тока 7, дросселя 8, вентиля б уст.анавливается ток, больший предельно допустимого тока нагрузки. Затем система управления 11 вырабатывает управляющий сигнал на ключ 4 И; на нагрузке 10 формируется импульс напряжения, амплитуда которого равна напряжению источника 1.

Рассмотрим процессы в схеме при отказе узла коммутгщии 5, когда ток дросселя 2 за рассматриваемый промежуток времени достаточно мал.

Пусть в некоторый момент t (см. фиг.2) произойдет короткое замыкание в нагрузке и к моменту t напряжение 0. на конденсаторе 3 равно DO, через ключ 4 протекает ток нагрузки i, а

через вентиль 6 ток, равный разности между опорным током 3j и током i.

В момент t( ток .1 скачком возрастает до величины Зц, напряжение на нагрузке и становится равны нулю и к дросселю 8 прикладывается напряжение U (падением напряжения на источнике опорного тока 7, как правило, можно пренебречь). Ток i начинает нарастать, а напряжение U уменьшаться по колебательному закон Одновременно с датчика короткого замыкания 12 поступает сигнал на вход блока 14.

На выходе генератора прямоугольных импульсов 15 (см.фиг.2) появляется прямоугольный импульс, который поступает на один из входов элемента И 16. На второй вход этого элемента в этот момент подано напряжение с выхода датчика напряжения 13, поэтому на выходе элемента И появляется сигнал, который поступает на вход накопительного элемента 17, а также на один из входов элемента ИЛИ-НЕ 19, что приводит к снятию импульсов с управляемого вентиля 6.

При нормальной работе узла коммутации 5 в некоторый момент t, определяемый параметрами контура коммутации, происходит выключение ключа 4, напряжение U на выходе этого ключа становится равным нулю, напряжение на втором входе элемента И исчезает и на вентиле 6 вновь появляются импульсы управления. При отказе узла коммутации ключ 4 в момент tg не выключается и напряжение и остается близким к начальному напряжению U.Заряд накопительного элемента 17, начатый в момент t, продолжается, и в некоторый момент t-j напряжение на выходе накопительного элемента становится. равным порогу срабатывания релейного элемента 18, в результате чего и на втором входе элемента ИЛИ-НЕ появляется сигнал, который приврдит к фиксации снятия импульсов с вентиля 6,

Благодаря тому, что в момент t вентиль 6 включиться не может,разря конденсатора 3 продолжается вплоть до момента tg, когда ток i становитс равным нулю. Ключ 4 выключается и к нему прикладывается напряжение обратной полярности, что предотвращает повторное его включение.

Введение реагирующего органа и датчика напряжения вентильного ключа, а также использование управляемого вентиля в качестве вентиля, включенного в запирающем направлении, отличает данный формирователь, так как позволяет организовать защиту формирователя при отказе узла коммутации без применения специальных быстродействующих отключающих устройств.

Формула изобретения

1.Формирователъ прямоугольных импульсов, содержащий последовательный контур, образованный из управляемого вентильного ключа, шунтированного узлом коммутации, вентиля, шунтированного цепью из источника опорного тока и дросселя, нагрузки, датчика короткого. за.мыкания и источника питания с кондеН|Сатором на .выходе, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, онснабжен датчиком напр;яжения,реагирующим органом, а вентиль выполнен управляющим, к управляющему электроду которого подключен выход реагирующего органа, ко входу которого подключены выходы датчиков короткого замыкания и напряжения,

2.Формирователь по п.1, о т л ичающийся тем, что реагирующий орган состоит из последовательно соединенных генератора прямоугольных импульсов, элемента И, накопительного и релейного элементов, элемента ИЛИ-НЕ, причем входами реагирующего органа .являются входы генератора прямоугольных импульсов и элемента И, выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ-НЕ, млход которого является выходом реагирующего органа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Крогерис Л. и др. Полупроводниковые преобразователи электрической энергии. Рига, Зинатне, 1969, с. 146.

2.Авторское свидетельство СССР 382196, кл.Н 02 Н 7/10, 1970.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2501007 кл. Н 03 К 5/00,

1977.

«