Формирователь прямоугольныхиМпульСОВ Советский патент 1981 года по МПК H02M1/08 H03K5/00 

(54) ФОРГШРОВЛТЕЛЬ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

1

Изобретение относится к преобраз нательной технике и может быть использовано в системах импульсного пиг тания.

Известны формирователи постоянного тока, содержсицие источник питанияс емкостным фильтром, ключ на управляемом вентиле,-узел коммутации, датчик короткого замыкания и неуправляемый вентиль, включенный в запирающем направлении относительно тока нагрузки и шунтированный цепью из источника опорного тока и дросселя, в котором ключ на управляемом вентиле, неуправляемый вентиль, нагрузка и источник питания образуют последовательный контур И ..

Известное устройство позволяет формировать прямоугольные импульсы с достаточно крутыми фронтами, а также обеспечивает защиту при коротких замыканиях в нагрузке. Однако отказ узла коммутации после возникновения короткого замыкайия в нагрузке приводит к значительным токовым перегрузкам вентильного оборудования, что существенно снижает надежность устройства.

Наиболее близкий к предлагаемому формирователь прямоугольных импульсов содержит последовательную цепь, образованную из источника питания, управляемого от блока управления вентильного ключа, шунтированного блоком коммутации, управлягацего вентиля, шунтированного цепью из источника опорного тока и дрос0селя, и нагрузки, причем к управляющему электроду вентиля подключен выход реагирующего органа, состоящий из последовательно соединенных генартора прямоугольных импульсов

5 элемента И, накопительного элемента, релейного элемента и элемента ИЛИ-НЕ к первому входу- элемента И подключен выход датчика напряжения, датчик короткого замыкания l2.

0

Благодаря такому cxeмнo /ty решению удается сформировать достаточно крутой передний фронт импульса на нагрузке, зафиксировать с достаточной точностью момент окончания импульса и тем -самым сформировать задний фронт, защитить нагрузку, ограничив энергию, вьщеляемую в ней .при коротких замыканиях, а также

0 обеспечить условия .для выключения

управляемого ключа при отказе блока коммутации.

Определение момента возникновени короткого замыкания на выходе формирователя осуществляется при помощи датчика короткого замыкания.

При этом в момент возникновения короткого замыкания ток через датчик возрастает скачком до значения величины опорного тока.

Однако при токе нагрузки, близком или равном по величине опорному току, достаточно определить момент возникновения короткого замыкания не возможно. Запаздывание при определении момента возникновения короткого Зс1мыкания приведет к неоправданному увеличению тока через управляемый вентильный ключ, что может привести к неуспешной коммутации ключа - его опрокидыванию, а формирователь при этом должен быть вьшеден из работы.

Цель изобретения - повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что известный формирователь прямоугольных импульсов снабжен блоком идентификации короткого Зс1мыкания, датчик короткого замыкания включен параллельно нагрузке, причем первый вход блока идентификации соединен с выходом блока управления второй вход - с датчиком короткого замыкания, выход - с реагирующим органом, а выход генератора прямоугольных импульсов реагирующего органа соединен со входом блока управления.

Блок идентификации короткого замыкания выполнен из последовательно соединенных элемента задержки и двухвходового элемента И, причем первым входом блока идентификации является вход элемента задержки, вторым, входом - вход, элемента И, а его выход - является выходом блока идентификации.

На чертеже представлена схема предлагаемого формирователя.

Формирователь содержит источник

Iпитания, сглс1живаю ций дроссель 2, конденсатор 3, управляемый вентильный ключ 4 с блоком 5 коммутации, управляющий вентиль 6, включенный

в запирающем направлении относительно тока нагрузки и шунтированный цепью из источника 7 опорного тока и дросселя 8, вентильный ключ 9, включенный параллельно нагрузке 10, бло

IIуправления, датчик 12 короткого Зсшыкания, датчик 13 напряжения вентильного ключа, блок 14 идентификации короткого заколсания . и реагирующий орган 15. Блок 14 идентификации короткого замыкания содержит элемент 16 задержки и двухвходовый элемент и 17, а реагирующий орган состоит из генератора 18 прямоугольных импульсов, двухвходового элемента И 19, накопительного элемента 20 релейного элемента 21с.фиксацией воздействия и двухвходового элемент ИЛИ-НЕ 22. .

Формирователь работает следующим образом.

Перед формированием импульса устанавливается необходимый уровень напряжения импульса с помощью источника 1, а в цепи, состоящей из источника 7 тока, дросселя 8, вентиля 6у устанавливается ток, несколь ко больший предельно допустимого то.ка нагрузки.

Затем блок 11 управления вырабатывает широкий управляющий сигнал на ключ 4, который через элемент 16 задержки поступает также на один из входов элемента И 17, а на нагрузке

10формируется импульс напряжения, амплитуда которого равна напряжению источника 1. Время задержки элемента 16 устанавливается равным времени нарастания напряжения на нагрузке до величины, соответствующей порогу срабатывания датчика 12 короткого замыкания, при котором сигнал с выхода датчика 12 исчезает. Поэтому при пуске формирователя на выходе блока 14 идентификации короткого замыкания сигнал не появляется.

В момент возникновения короткого замыкания ток нагрузки становится равным величине опорного тока, а к дросселю 8 прикладывается напряжение конденсатора 3, а напряжение на нагрузке скачком уменьшается до нуля, что вызывает срабатывание датчика 12 короткого замыкания и на его выходе появляется сигнал. Это приводит к появлению сигнала на выходе элемента И 17, так как на втором входе элемента 17 присутствует сигнал блока 11 управления.

На выходе генератора 18 прямоугольных импульсов появляется прямоугольный импульс, который поступа-. ет на один из входов элемента И 19. На второй вход этого элемента в этот момент подано, напряжение с выхода датчика 13 напряжения, поэтому на выходе элемента И появляется сигнал, который поступает на вход накопительного элемента 2С, а также на один их входов элемента ИЛИ-НЕ 2 что приводит к снятию импульсов с управляемого вентиля, а через блок

11управления и к снятию импуль.сов с ключа 4, включению блока 5 коммутации и ключа 9, шунтирующего нагрузку. .

При нормальной работе блока коммутации за время, определяемое параметрами контура коммутации происходит включение ключа 4 и исчезает сигнал с выхода датчика 13 напряжения вентильного ключа, что дгше приводит к включению вентиля 6.

Запрет на включение ключа 4 действует в течение времени, определяемого длительностью импульса генератора 18 прямоугольных импульсов которое выбирается достаточным для восстановления электрической прочности нагрузки.

В момент окончания импульса.генератора 18 снимается запрет на вкл чение ключа 4 и далее автоматически включается напряжение на нагрузке, при этом процесс восстановления напряжения не отличается от процесса пуска формирователя.

При отказе узла коммутации ключ

4не выключается и с датчика 13 напряжения продолжается поступление сигнала и продолжается заряд накопитедьного элемента 20. в некоторый момент напряжение на выходе накопительного элемента становится равным порогу срабатывания релейного элемента 21, в результате чего и

на втором входе элемента ИЛИ-НЕ 22 появляется сигнал, который приводит к фиксации снятия импульсов с вентиля 6. Так как вентиль 6 включиться не может, то разряд конденсатора 3 в цепи, содержсцдей дроссель 8,продолжается. Ключ 4 выключается и к нему прикладывается напряжение обратной полярности, что предотвращает повторное его включение.

При окончании рабочего импульса напряжения на нагрузке снимаются импульсы управления с ключа 4 и подаются импульсы управления на бло

5коммутации и шунтирующий ключ 9. Блок идентификации короткого замыкания вырабатывает сигнал, запускающий генератор 18 прямоугольных импульсов, так как на входе элемента И 17 появляется сигнал с датчика короткого замыкания 12 и продожает действовать сигнал на втором входе в течение времени, определяемом элементом 16 задержки. Далее процесс повторяется.

Введение блока идентификации короткого замыкания, а также включение датчика короткого згииыканий параллельно нагрузке позволяет с высокой степенью точности определить момент возникновения короткого замыкания, что предотвращает неоправданное увеличение коммутируемого тока и тем самым повышает надежность .

Формула изобретения

5 дросселя,и нагрузки, причем к управляющему электроду вентиля подключен выход реагирующего органа, состоящий из последовательно соединенных генератора прямоугольных

0 импульсов, элемента И, накопительного элемента, релейного элемента и элемента ИЛИ-НЕ, к первому входу элемента И подключен выход датчика напряжения, датчик короткого замыкания, отличающийся

5

тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен блоком идентификации короткого замыкания, датчик короткого замыкания включен параллельно нагрузке, причем первий

0 вход блока идентификации соединен с выходом блока управления, второй вход - с датчиком короткого замыкания,выход - с реагирующим органом, а выход генератора прямоугольных им5пульсов реагирующего органа соединен со входом блока управления.

0 выполнен из последовательно соединенных элементо задерх ки и двухвходового элемента И, причем первым входом блока идентификации является вход элемента задержки, вторым входом - вход элемента И, а его

5 выход является выходом блока идентификации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0 № 646431, кл. Н 03 К 5/00, 1977.

кл. Н 02 М 1/08, 1977.

-

s

т

ZMH V

v

р

Г9