Формирователь импульсов Советский патент 1982 года по МПК H02M1/08 

(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к преобра(Зевательной технике и может быть использовано в тиристорных устройствах управления высоковольтными источниками с регулируемым выходным напряжением.

Известны формирователи импульсов, содержащие источник питания, . зарядный дроссель, конденсатор, импульсный трансформатор, тиристор и блок управления 1.

Недостатком указанных формирователей является ограниченный предел регулировки амплитуды, составляющий 60-70% от максимального значения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по средствам и достигаемому результату является формирователь импульсов, содержащий транзисторный ключ и контур из последовательно соединенных входной обмотки импульсного трансформатора и тиристора, замунтированных конденсатором, одна из обкладок которого соединена с клеммой для подключения положительного вывода источника тока, отрицательный вывод для подключения которого соединен с эмиттером транзистора ключа, при

этом выходная обмотка импульсного трансформатора подсоединена к клеммам для подключения нагрузки 21.

Недостатком известного формирователя импульсов является невысокая надежность, обусловленная ограниченными пределами регулирования амплитуды выходных импульсов.

Цель изобретения - повышение на10дежности формирователя за счет возможности регулирования амплитуды выходных импульсов в широких пределах.

Поставленная цель достигается

15 тем, что в формирователь введены блок управления, состоящий из последовательно соединенных усилителяограничителя, дифференцирующей цепи, мультивибратора и зарядно-разрядной

20 цепи из последовательно соединенных дополнительных резистора, конденсатора и входной обмотки трансформатора и диода, и резистор, подсоединенный одним выводом ко второй обкладке

25 основного конденсатора и другим выводом - к коллектору транзистора ключа, причем один выход мультивибратора подсоединен через диод к точке соединения дополнительных резистора

30 и конденсатора зарядно-разрядной цепи, выходная обмотка трансформатора которой подсоединена своими выводами соответственно к катоду и управляющему электроду тиристора, а второй выход мультивибратора подсоединен через конденсатор дифференцирующей цепи ко входу усилителя-ограничителя, выход которого соединен с базой транзистора ключа. На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемог формирователя; на фиг.2 и 3 (а-е)осциллограммы токов и напряжений, поясняющие его работу. Формирователь импульсов (фиг.1) содержит клеммы для подключения источника 1 питания, электронный ключ 2, соединенный с контуром, состоящим из конденсатора 3, импульсного трансформатора 4 и тиристора 5. Между указанным контуром и электронным ключем 2 включен ограничительный резистор б. Блок 7 управления содержит мультивибратор 8, один из выходов которого через дифференцирующую цепь 9 подключен к усилителю-ограничителю 10. Другой выход мультивибратора 8 соединен с управляющим электр дом тиристора 5 через зарядно-разрядную цепь, состоящую из резистора 11, конденсатора 12 и первичной обмо ки разделительного трансформатора 13 Точка соединения резистора 11 и конденсатора 12 через диод 14 подключен к коллектору транзистора мультивибра тора 8. Формирователь импульсов работает следующим образом. Накопительный конденсатор 3 перио дически заряжается от источника 1 с помощью электронного ключа 2 через ограничительный резистор б импульсами тока с регулируемой длительност и затем разряжается на импульсный трансформатор 4 с помощью тиристора При этом напряжение на конденсаторе после завершения цикла его заряда и амплитуда выходного импульса при раз ряде конденсатора оказываются пропор циональными длительности импульсов з рядного тока. На фиг.2 (а-е) приведены осциллограммы токов и напряжений при работ схдмы в режиме, когда амплитуда выхо ных импульсов близка к максимальной ;На фиг.З (а-е) приведены аналогич но осциллограммы для режима работы, при котором амплитуда выходных импул сОв минимальна. Как видно, заряд конденсатора и разряд происходит поочередно со сдви гом 180°. Такое распределение процес сов во времени осуществляется с помо щью блока 7 управления фйг.1 , в со тав KOTupoiO входит задающий мультивибратор 8. При включении тиристора 5 управл щим импульс;ом в момент времени t (фиг,2) конденсатор 3, заряженный до некоторого положительного напряжения, начинает разряжаться на обмотку импульсного трансформатора 4 через тиристор 5. Так как процесс разряда носит колебательный характер, то в момент времени t, когда ток через разрядный контур изменяет свой знак (фиг.2Б ), тиристор выключается. Длительность цикла разряда, таким образом, всегда постоянна и равна половине периода собственных колебаний разрядной цепи (0/5.Тр). Напряжение на конденсаторе в конце цикла разряда оказывается отрицательным, причем по абсолютной величине это напряжение меньше, чем напряжение на конденсаторе до его разряда. Разница между этими напряжениями определяет величину энергии, отданную конденсатором в нагрузку формирователя импульсов. Напряжение на аноде тиристора в цикле разряда изменяется так, как показано на фиг.2а пунктиром. Ток через тиристор и трансформатор имеет форму, близкую к форме косинусоидального импульса (фиг.26). Амплитуда этого импульса, как и амплитуда выходного импульса напряжения, определяется напряжением на конденсаторе в момент включения тиристора. На нагрузке формирователя образуется иГШульс переменного напря хения (фиг. 2 г ) , форма которого повторяет форму напряжения на конденсаторе в цикле разряда. На фиг.26 показана форма напряжения на коллекторе ключевого транзистора 2, а на фиг..2е - форма напряжения на базе этого транзистора. Величина положительного напряжения, до которого заряжается конденсатор, в установившемся режиме работы устн ройства определяется только длительностью импульса зарядного тока. При увеличении длительности этого импульса до величины, равной примерно ЗТ, где - постоянная времени зарядной цепи, напряжение на конденсаторе в конце цикла заряда равно напряжению источника питания. Амплитуда выходного импульса при этом максимальна. По мере уменьшения длительности импульса зарядного тока напряжение на конденсаторе и амплитуда выхо; ного импульса стремится к нулевому значению (фиг.З) Формирование импульса с регулируемой длительностью осуществляется с помощью дифференцирующей цепочки 9, подключенной к коллектору одного из транзисторов мультивибратора 8 и усилителя-ограничителя 10. В закрытом состоянии транзистора мультивибратора конденсатор, входящий в состав дифференцирующей цепочки 9, , заряжается от источника питания через резистор в коллекторной цепи его транзистора. В момент опрокидываниямультивибратора происходит разряд конденсатора дифференцирующей цепи через транзистор, и на резисторе дифференцирующей цепи 9 образуется отрицательный импульс напряжения. Ширина этого импульса в его основании в широких пределах регулируется изменением величины резистора дифференцирующей цепи 9. Дешее этот импульс поступает на вход двухкаскадного усилителя-ограничителя 10, на выходе которого формируется прямоугольный импульс (фиг.2е} длительность которого регулируется резистором дифференцирующей цепи 9. Формирование импульса для включения тиристора 5 осуществляется на другом плече мультивибратора 8. В закрытом состоянии транзистора мультивибратора 8 конденсатор 12 заряжается от источника питания через резистор 11, При опрокидывании мультивибратора 8 конденсатор

12разряжается через обмотку разделительного трансформатора 14, диод

13и открывшийся транзистор мультивибрат а 8. При этом на вторичной обмотке трансформатора 14 образуется запускающий импульс (фиг.2и) для включения тиристора 5.

Использование изобретения позволяет осуществить регулировку амплитуды выходного импульса формирователя в широких пределах. Максимальное значение амплитуды определяется напряжением на накопительном конденсаторе 3, равным по величине напряжению источника питания. Минимальное значение амплитуды импульса, зависящее от параметров схемы, может быть установлено как угодно малым.

Предлагаемый формирователь импульсов обладает более высокой надежностью, так как применяемый в нем способ заряда накопительного конденсатора 3 через ключевой транзистор 2 исключает возникновение условий, при которых тиристор 5 может оказаться в устойчиво открытом состоянии, как это имеет место во многих существующих аналогичных схемах формирователей импул ьсов.

Формула изобретения

Формирователь импульсов, содержащий транзисторный ключ и конту | из последовательно соединенных входной

обмотки импульсного трансформатора и тиристора, зашунтированных конденсатором, одна из обкладок которого соединена с клеммой для подключения положительного вывода источника тока,

отрицательный вывод для подключения которого соединен с эмиттером транзистора ключа, при этом выходная обмотка импульсного трансформатора подсоединена к клегимам для подключения нагрузки, отличающий ся тем, что, с целью повышения надежности путем во зможности регулировки амплитуды выходных импульсов в широких пределах, в него введены блок

управления, состоящий из последовательно соединенных усилителя-ограничителя дифференцирующей цепи, мультивибратора и зарядно-разрядной цепи из последовательно соединенных дополнительных резистора, конденсатора и

входной обмотки трансформатора и диода, н резистор, подсоединенный одним выводом к второй обкладке основного конденсатора и другим выводом - к коллектору транзистора ключа, причем один Выход мультивибратора подсоединен через диод к точке соединения дополнительных резистора и конденсатора зарядно-разрядной цепи, выходная обмотка трансформатора которой подсоединена своими выводами соответственно к катоду и управляющему электроду тиристора, а второй выход мультивибрс1ТОра подсоединен через конденсатор дифференцирующей цепи к входу усилителяограничителя, выход которого соединен с базой транзистора ключа.

Источники информсщии, принятые во внимание при экспертизе

45

ff iz

1

n

ILj

сриг2