Формирователь прямоугольных импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K3/53 

(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к преобразовател 1ГОЙ технике и можетбыть использовано в сис темах импульсного питания нагрузок, в которых могут возникать короткие замыкания. В частности, оно может быть использовано для формирования прямоугольных импульсов на электродах ионно-гоптической систи 1ы инжекторов нейтральных атомов. По основному авт. св. № 646431 известен формирователь прямоугольных импульсов, содержащий последовательно соединенные источник питания, сглаживаво щий дроссель и сглаживающий конденсатор, подключенную к обкладкам сглаживающего конденсатора последовательную цепь из первого управляемого вентильного ключа, шунтированного узлом коммуташш, включающем конденсатор, неуправляемый вентиль, включенный в запирающем направлении относительно тока источника питания и шунтированного цепью из источ ника опорного тока и дросселя, нагрузки, шунтированной вторым управляемым вентильным ключом, и датчика тока, а также блок управления iQ. При использовании этого формирователя удается исключить влияние дросселя на процессе формирования переднего и заднего фронтов, формируемых импульсов, зафиксировать с достаточной точностью момент окончания и 1пульса и заптитить нагрузку, огранич1ш энергию, выделяемую в ней при коротких замыканиях. Однако при возможнь1х час тых коротких замыканиях в нагрузке за время импульса усложн$потся условия KOMivfyTamni тока на.грузки, что в конце концов может привести к неуспешной коммутации - опрокидыванию; первого управляемого вентильного ключа. Цель изобретения - повышение надежности формирователя прямоугольных ик пульсов при частых коротких замыканиях в нагрузке за счет обеспечения условий успешной коммутации управляемого вентильного ключа.

Поставленная цепь достигается тем, чт в формирователь прямоугольных импульсов содержащий последовательно соединенные источник питания, сглаживающий дроссель и сглаживающий конденсатор, подключенную к обкладкам сглаживающего конд.енсатора последовательную цепь из первого управляемого вентильного ключа, шунтированного узлом коммутации, включающем конденсатор, неуправляемый вентиль, включенный в запирающем направлении относительно тока источника питания и шунтированного цепью из источника опорного тока и дросселя, нагрузки, шунтированной вторым управляемым вентильным ключом, и датчика тока, а также блок управления, дополнительно введены блок временного снятия импульсов и датчик:;напряжения конденсатора узла коммутации, причем выход датчика напряжения конденсатора узда коммутации соединен с одним из входов блока временного снятия импульсов выход датчика тока соединен с другим вxoдoIv блока временного снятия импульсов, а выход блока управления управляющег) первым управляемым вентильным ключом, соедтонен с третьим входом блока временного снятия импульсов, выход же блока временного снятия импульсов соединен с управляющим электродом первого управляемого -вентильного ключа. .

Кроме этого, блок временного снятия импульсов состоит из двух пороговых элементов, генератора прямоугольных импульсов, элемента ИЛИ-НЕ и ключевого элемента, причем вход /первого порогового элемента соединен с выходом датчика тока, выход второго порогового элемента соединен со входом генератора пряма угольных импульсов, а его вход - с выхо дом датчика напряжения конденсатора уэла коммутации, выход генератора прямоугольных импульсов соединен со вторьш вхс)дом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента, сигнальный вход ключевого эле мента соединен с выходом блока управл&ния, а выход ключевого элемента соединен с управляющим электродиу первого управляемого вентильного ключа,

Благодаря введению датчика напряжени конденсатора узла коммутации и блока временного снятия импульсов оказывается возможным осуществить контроль за напряжением на конденсаторе узла коммутации и коммутируемым током, что позволяет ввести запрет на включение первого управляемого вентильного ключа, если

указанные напряжения или ток достигают предельных значений с точки зрения обеспечения успешной коммутации.

На чертеже представлена cxavta формирователя прямоугольных импульсов.

Формирователь содержит источник 1 питания, сглаживающий дроссель 2, .сглаживающий конденсатор 3, последовательно включённые первый управляемый вентильный ключ 4 с узлом 5 коммутации, содержащим конденсатор узла коммутации, неуправляемый вентиль 6, включенный в запирающем направлении относительно тока источника питания и шунтированный цепью из источника 7 опорного тока и дросселя 8, второго управляемого вентильного ключа 9, включенного параллельно нагрузке Ю, блок И управления, датчик 12 тока, датчик напряжения на конденсаторе 13 и блок 14 временного снятия импульсов.

Блок 14 временного снятия импульсов в свою очередь содержит два пороговых элемента 15 и 16, один из которых соединенных с генератором 17 прямо угольных импульсов, а другой - с элементом ИЛИ-НЕ 18 и ключевой элемент 19, вход которого соединен с выходом эпемента ИЛИ-НЕ 18.

Формирователь работает следующим образом.

Перед формированием прямоугольного импульса устанавливается необходимый уровень амплитуды импульса с помощью источника 1 питания, а в цепи источник 7 опорного тока, дроссель 8, неуправляемый вентиль 6 устанавливается ток, равный предельно допустимому току нагруэки.

В момент времени t to блок 11 управления вырабатывает управляющий импульс, который через ключевой элемент 19 блока 14 временного снятия импульсов поступает на первый управляемый вентильный ключ 4, если на упра&ляющий вход ктлочевого элемента 19 не поступает сигнал, запрещающий его включение. На нагрузке 10 при этюм формируется импульс напряжения, амплитуда которого равна напряжению источника 1 питания.

Через неуправляемый вентиль 6 протер кает ток tg, равный разности тока источника 7 опорного тока IQ и тока нагрузки 1 ц . В момент t -t про исходит короткое замыкание в нагрузка. Ток нагрузки скачком возрастает до в еЛ№1ины l , неуправляемый вентиль 6 закрывается. В этот кгомент с блока 11 управления поступает сигнал на узел 5 KO fMyTauHH, второй управляемый вентипъ- ный ключ 9, шунтирукпций нагрузку. Скорость дальнейшего нарастания тока будет ограничена, так как с этого момента времени ток будет протекать по цепи первый управляемый вентильный ключ 4, источник 7 опорного тока, дроссель 8, второй управляемый вентильный ключ 9. В этот ,же момент начинается процесс коммутации тока первого управляемого вентильного ключа 4, В момент завершения коммутации тока, ток в дросселе 8 спадает до величины I за время t-, определяемое диссипативными параметрами цепи дроссель 8, неуправляемый вентиль 6, источник 7 опорного тока. С другой стороны, в ряде вариантов реализации узла коммутации, использующих колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора, после процесса коммутаД1га напряжение на конденсаторе узла кo пvIyтaции может оказаться нилсе, чем до коммутации. В этом случае производят подзаряд конденсатора узла коммутации до прежнего напряжения, за время -с,.. Частые короткие замыкания в цепи нагрузки (время между короткими замыка ниями t(Cr, или1р Т:2 могут привести к тому, что величина коммутируемого тока окажется больше предельно допустимой или величина напряжения на конденсаторе узла коммутации окажется ниже предельно допустимой. Это может привести к неуспешной коммутации. Чтобы исключить неуспешную коммутацию, сигнал с порогового элемента 15 по ступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 18, когда величина напряжения на конденсаторе узла коммутации меньше или равна предельно допустимому значению. Сигнал с порогового элемента 16 поступает на вход генератора 17 прямо угольных импульсов, когда в момент короткого замыкания ток в дросселе 8, а следовательно, и в иепи датчика тока 12 достигает предельно допустимого максимального значения. В момент поступления сигнала с порогового элемента 16 ген&ратор 17 прямоуголыш1х импульсов форми рует сигнал и подает его на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 18. Наличие сигнала на 75 26 однам из FJKonoD Э71ем9пта 18 создает запрет на прохождение снгиала, управляющего первым управляемым вентильным ключом 4у через ключевой эле- мент 19, что предотвращает неуспешную ком гутацию. Формула изобретения 1.формирователь прялтоугольпых импульсов по авт. св. № 646431, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности формирователя прямоугольных ravinynbcoB, в него введевгы блок временного снятия импульсов я дат чик напряжения конденсатора узла коммутации, причем выход датчика напряжения конденсатора узла комьтуташш соединен с одним из входов блока временного снятия iiN-fпульсов, выход датчика тока соединен с другик входом блока BpsMeHHOixj снятия импульсов, а выход блока управления, управляющего первым управляемым вентильньпч ключом, соединен с третьим входом блока временного снятия и fпyльcoв, выход же блока временного снятия импульсов соединен с управляющим электродом первого управляемого вентильного ключа. 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а е е с я тем, что блок временного снятия импульсов состоит из двух порого-. вых элементов, генератора прямоугольных импульсов, элемента ИЛИ-НЕ и ключевого элемента, причем вход первого порогового элемента соедшген с выходом датчика тока, выход второго порогового элемента соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, а его вход - с выходом датчика напряжения конденсатора узла коммутации, выход генератора прямоугольнь:х импульсов соединен со BTOpbfivi входом элемента , выход которого соед1{нен с управляющим входом ключевого элемента, сигнальный вход ключевого элемента соединен с выходом блока управлен1Ш, а выход ключевого элемента соединен с управляющим электродом первого управляемого вентильного ключа. Источнт1ки информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское СБ1щетельство СССР № 646431, кл. Н 03 К 3/53, 23.01.78.