Переключающее устройство Советский патент 1980 года по МПК H03K17/567 

(54) ПЕРЕКЛЮЧАЩЕЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к автоматике, электротехнике и вычислительной технике и предназначено для импульсного питания преимушественно мощных нагрузок, например магнитных элемен- 5 тов, обмоток преобразователей импульсной электрической энергии в другие виды энергии, в частности в оптическую , электродов при электрофизической обработке металлов, элек- 10 тронных приборов при испытании по импульсным параметрам.

По огчовному авт. св. № 373877, известно переключающее устройство, содержащее соединенные с источником 15 питающего напряжения ячейки из последовательно соединенных тиристора, нагрузочного резистора и диода, цепи межкаскадной связи, включенные между анодом диода и управляющим 20 электродом тиристора следующей ячейки IlJ.

Недостаток известного устройства заключается в невозможности работы 25 от источника переменного питающего напряжения.

Цель изобретения - обеспечение работы устройства от источника переменного питающего напряжения. 3D

Поставленная цель достигается тем, что в переключающем устройстве, содержащем соединенные с источником питакадего напряжения ячейки из последовательно соединенных тиристора, нагрузочного резистора и коммутирующего диода, катод коммутирующего диода нечетной ячейки в котором подключен к первой тактовой шине, а катод коммутирующего диода четной ячейки - ко второй тактовой шине, управлякндий электрод тиристора соединен с катодом диода связи, а .анод каждого диода связи соединен с анодом коммутирунадего диода предыдущей ячейки, источник питающего напряжения включен между первой и второй тактовыми шинами, и введены первый и второй дополнительные диоды, аноды которых соединены с первой и второй тактовыми шинами соответственно, а катоды - с общей анодной шиной тиристоров ячеек.

Для уменьшения допустимой крутизны изменения питгиощего напряжения дополнительно введены тиристор, управляющий электрод которого соединен с анодом через стабилитрон, два конденсатора и две диодные цепи, каждая из которых содержит два последовательно и согласно соединенных диода а в каждую цепь связи между ячейками введен стабилитрон, причем катод дополнительного тиристора соединен с общей анодной шиной тиристоров ячеек, анод дополнительного тиристо ра соединен с катодными выводами -до полнительных диодных цепей, а средн ,точка каждой дополнительной диодной цепи через дополнительный конденсатор соединена с анодным выводом другой дополнительной диодной цепи и соответствующей тактово шиной. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема пе реключающего устройства, на фиг. 2 форма трапецеидального переменного напряжения. Перекл рчающее устройство содержит тиристор 1 первой ячейки, рези тор 2 нагрузки первой ячейки, диоды 3 и 4, шины 5 и б источника: питакядего напряжения, дополнительные диоды 7 и 8, тиристор 9 второй ячейки, резистор 10 нагрузки второй ячейки, тиристор 11 третьей ячейки, введенный в каждую,цепь связи между ячейками, стабилитрон 12, дополнительно введенные конденсаторы 13 и 14, стабилитрон 15, тиристор 16, две диодные цепи, состоящие из диодов 17-20, цепь 21 запуска. Переключающее устройство работает следующим образом. При подаче питакмцего напряжения {Ufi) полярности, указанной на фиг. 1, через цепь 21 проходит импульсный ток, вызьавакщий отпирание тир.истора- 1, открытое состояние ко рого поддерживается через диод 8. К резистору 2 нагрузки прикладывается напряжение, близкое к (i После смены полярности тиристор Iнекоторое время t 0,1 tg, где вос время восстановления тиристора, остается открытым, и через управляющий электрод тиристора 9 вто рой ячейки протекает ток. Цепь этого тока проходит через диод 7 и резисторы 2 и 10, в результате ч го тиристор 9 отпирается. Его низковольтный переход анод-управляющий электрод шунтирует цепь тока через элементы первой ячейки и дио 4, что вызывает запирание тиристор 1. При смене полярности питающего напряжения U аналогичные процессы приведут к отпиранию тиристора IIтретьей ячейки и запиранию тиристора 9. Напряжение, достаточной для уде жания тиристора в открытом состоянии, равно ( Цкшох н Зи , где и - прямое напряжение на диоде, равное остаточному напряжению тиристора Напряжение, при котором происходит отпирание тиристора следующего каскада , равно UfoT 2 ten , где RH - сопротивление нагрузки; en напряжение спрямления тиристора. Такая работа устройства обеспечивается при питаннцем напряжении с высоким значением изменения крутизны К от нулевого значения, когда время &t изменения Uj, от значения, ниже которого не гарантируется удержание тиристора в открытом состоянии, до значения, при котором происходит отпирание тиристора &t - 0,1 ,. При питающем напряжении, у которого низкое значение крутизны К, когда flt 0,1 tg jOTKpHToe состояние тиристора включаемой ячейки в течение At поддерживается следующим образом. Конденсаторы 13 и 14 заряжаются до питающего напряжения и,,,а стабилитрон 15 выбирается со следующим напряжением стабилизации. Ul5«U Ml(UvA-Ucn . где ли - величина напряжения разряда конденсатора 14 через открытый каскад в течение времени t . В результате получается, что после уменьшения Uf, до уровня и ч,л тиристор 16 отпирается, и разрядный ток конденсатора 14 продолжает поддерживать открытое состояние каскадного, тиристора. (В момент, когда Up 0, создается возможность преждевременного отпирания тиристора следующего каскада под действием прямого напряжения на диоде 3. Для предотвращения отпирания введен пороговый по низкому напряжению элемент - стабилитрон 12. С учетом действия напряжения на конденсаторе 14 величина UOT составляет Icn- RH и UOT U z UcnПосле отпирания очередного тиристора у заряженного конденсатора создается дополнительная разрядная цепь через каскад этого тиристора, причем в согласном .включении с Ufi- Таким образом, разряд конденсатора и, как следствие, переход ранее открытого тиристора в закрытое состояние ускоряется. Для поддержания состояния вновь открывшегося тиристора в случае, если UOT UVA необходимо, чтобы на всем этапе возрастания DOT ДО и,д выполнялось бы соотношение (и„ Ф и,д ) / П 14 VA. Соблюдение этого условия может достигаться соответствугацим увеличением емкости конденсатора. . Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения выражается в упрощении по числу элементов, в исключении дорогостоящих стабилитронов и электролитических koHденсаторов высоковольтного типа {их число равняется числу каскадов), в тГОвьиении помехоустойчивости и быстродействия. Формула изобретения 1.Переключающее устройство по авт. св. № 373877, о т л и ч а ю-. щ е е с я тем, что, с целью обеспечения работы от источника переменного питающего напряжения, источник пи тающего напряжения включен между пер вой и второй тактовЕлми шинами, и в-ве даны первый и второй дополнительные диоды, аноды которых соединены с пер вой и второй тактовыми шинами соответственно, а катоды - с общей анодной шиной тиристоров ячеек. 2.Устройство по п. 1, о т л ич ающе е-с я тем, что, с целью уменьшения допустимой крутизны изменения питающего напряжения, дополниГтельно введены тиристор, управляющий электрод которого соединен с анодом через стабилитрон, два конденсатора и две диодные цепи, каждая из которых содержит два последовательно и согласно соединенных диода, а в каждую цепь связи между ячейками введен стабилитрон, причем катод дополнительного тиристора соединен с общей анодной шиной тиристоров ячеек, анод дополнительного тиристора соединен с катодными выводаиии дополнительHtiix диодных цепей, а средняя точка каждой дополнительной цепи через дополнительный конденсатор соединена с анодным выводом другой дополнительной диодной цепи и соответствующей тактовой шиной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 373877, кл. Н 03 К 17/56, 1970,