Ультразвуковой генератор

 

Изобретение м.б.использовано в устр-вах питания ультразвуковых излучателей . Цель изобретения - повышение надежности путем ограничения тока нагрузки. Устр-во содержит силовые транзисторные ключи 1 и 2, коммутирующие диоды 3 и 4,источник 5 питания, источник 6 подмагничивания, дроссель 7, нагрузку 8, регулируемый по частоте и скважности задающий г -р 9, двухвходовые коммутаторы 10 и II тока, согласующий тр-р 12, источники 13 и 14 смещения. Вновь введены тр-р 15 тока, содержащий 1-ю и 2-ю входные обмотки 18, 19 и выходную обмотку 20, датчик 16 перегрузки, содержащий резистор 21, диодную цепь 22 размагничивания, выпрямительный диод 23, и управляемый транзисторный ключ 17. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 В 5/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCK0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

grôn

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4033564/24-09 (22) 27.01.86 (46) 23.02.88.Бюл. 11 7 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института, Рославльский завод алмазного инструмента и

Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт токов высокой частоты им.В.П.Вологдина (72) А.О.Ширяев, Б.П.Рязанов, В.В.Михайлов, О.И,Бабиков и А.А.Коричев (53) 621. 373.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1121771, кл. Н 03 В 5/40, 13.07.81.

Авторское свидетельство СССР

У 1337146, кл. В 06 В 1/00, Н 03 В 5/40, 15.02.85.

„„SU„„1376216 A 1 (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение м.б.использовано в устр-вах питания ультразвуковых излучателей. Цель изобретения — повышение надежности путем ограничения тока нагрузки. Устр-во содержит силовые транзисторные ключи 1 и 2, коммутирующие диоды 3 и 4,источник

5 питания, источник 6 подмагничивания, дроссель 7, нагрузку 8, регули-. руемый по частоте и скважности задающий r-р 9, двухвходовые коммутаторы 10 и il тока, согласующий тр-р !

2, источники 13 и 14 смещения.

Вновь введены тр-р 15 тока, содержащий 1-ю и 2-ю входные обмотки 18, 19 и выходную обмотку 20, датчик 16 перегрузки, содержащий резистор 21, диодную цепь 22 размагничивания, выпрямительный диод 23, и управляемый транзисторный ключ 17. 2 ил.

1376216

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в устройствах питания ультразвуковых излучателей.

Целью изобретения является повышение надежности путем ограничения тока нагрузки.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема ультразвуко- !О вого генератора; на фиг.2 — временные диаграммы работы генератора.

Ультразвуковой генератор содержит первый 1 и второй 2 силовые транзисторные ключи, коммутирующие диоды !5

3 и 4, источник 5 питания, источник.

6 подмагничивания, дроссель 7, нагрузку 8, регулируемый по частоте и скважности задающий генератор (ЗГ )

9, первый 10 и второй ll двухвходо- 20 вые коммутаторы тока, согласующий трансформатор 12, первый 13 и второй 14 источники смещения, трансформатор 15 тока, датчик 16 перегрузки, управляемый транзисторный ключ 17, при этом трансформатор 15 тока содержит первую 18 и вторую 19 входные обмотки и выходную обмотку 20, датчик 16 перегрузки содержит резистор 21, диодную цепь 22 размагничи- 30 вания и выпрямительный диод 23.

Ультразвуковой генератор работает следующим образом.

Полный цикл исходного состояния (фиг.2) состоит из четырех временных интервалов: пеового (t, — t>), второго (с д- t ), третьего (t — t ) и четвертого (t„- t<). Изменение длительности импульса t„ ЗГ 9 (фиг.2а) приводит к изменению выходной мощ" 40 ности ультразвукового генератора.

Первый 10 и второй 11 двухвходовые коммутаторы тока с помощью выходного сигнала согласующего трансформатора

12 и первого 13 и второго 14 источ- 45 ников смещения формируют сигналы управления первым 1 и вторым 2 силовыми транзисторными ключами (фиг.2б,в).

Первый силовой транзисторный ключ 1 размыкается только на Время С „ ос 50 таваясь замкнутым вторую часть периода, а второй силовой транзисторный ключ 2 замыкается только на это время, оставаясь разомкнутым остальную часть периода. Логика их переключения обеспечивает на первом временном интервале спад тока на нагрузке 8 ниже уровня постоянной составляющей i,,ïðèáëèæåíèå тока к уровню i, на втором временном интервале, нарастание тока выше уровня

i на третьем интервале и приближение к значению i на четвертом интервале (фиг.2д). При уменьшении тока нагрузки 8 в момент t„ например, возникает перегрузка. Ток к моменту

t, успевает достигнуть уровня (фиг.2е!. На первом временном интервале первый .1 и второй 2 силовые транзисторные ключи разомкнуты, поэтому ток успевает уменьшиться до нуля под действием разности напряжений источника 5 питания и источника

6 подмагничивания. В момент исчезновения тока в нагрузке 8 напряжение на ней равно нулю (не показан ). На втором временном интервале замыкается первый силовой транзисторный ключ

1 и ток успевает вырасти до уровня р (фиг. 2д,е). На рассмотренных интервалах времени сопротивление нагруз. ки 8 в исходном состоянии и при перегрузке мало и практически не меняется. Поэтому ток i,, равный отношению электродвижущей силы источника подмагничивания к суммарному омическому сопротивлению контура: первый силовой транзисторный ключ 1, источник 6 подмагничивания, дроссель

7, нагрузка 8 и коммутирующий диод 4, практически не меняется. Опасность нарушения работоспособности возникает только на третьем интервале времени, когда замкнутыми оказываются первый 1 и второй 2 силовые транзисторные ключи. Ток в нагрузке 8 резко возрастает. Скорость его изменения ограничивается практически только дросселем 7, Но датчик 16 перегрузки прекращает его рост за счет выключения первого силового транзисторного ключа 1 в момент времени с, и обеспечивает его двухпозиционную стабилизацию с гистерезисом а i (фиг.2е). Первая 18 и вторая

19 входные обмотки трансформатора

15 тока и выходная обмотка 20 имеют количество витков соответственно

v<,÷,v и протекающие через них

3 1 токи соответственно i >, i, i Ha третьем интервале времени имеет место равенство

При i - =i, защита срабатывает, вызывая замыкание управляемого тран1376216 (2) 1î 2 э1 э

15

20 (3) я э э э зисторного ключа 17 и размыкание первого силового транзисторного ключа 1.

К этому моменту уравнение (1) принимает вид где,i „ — значения соответствующих токов в этот момент.

Ток i замыкаясь по цепи: вторая входная обмотка 19, коммутирующий диод 3, источник 6 подмагничивания, дроссель 7, нагрузка 8 и второй силовой транзисторный ключ 1 начинает уменьшаться. Первая входная обмотка

18 откпючается. На ней наводится напряжение отпирающей для первого силового транзисторного ключа 1 полярности, но по величине недостаточное для его замыкания.

На интервале времени t - t6 трансформатор 15 тока описывается уравнением

Управляемый транзисторный ключ

17 остается замкнутым, ведь управляющие им ампервитки возрастают на отключенную им самим величину i6w

В момент времени t6 ток i,, уменьшаясь» достигает значения i, и управ= ляемый транзисторный ключ 17 размыкается, обеспечивая включение первого силового транзисторного ключа 1 (фиг.2г, штрихпунктирная кривая). К этому моменту уравнение (3) принимает вид 40 (4)

Введя уравнение (4) в уравнение (2) удается получить результат

XÇ, ) Z< W6

6 S» определяющий гистереэис ультразвукового генератора. Начиная с момента времени t „ логика работы ультразвуковго генератора повторяется. Важная роль в процессе передачи трансформатором 15 тока однополярных импульсов тока во время (t; t,) принадлежит диодам, образующим цепь 22 размагничивания и шунтирующим выходную обмотzy w . На интервале (й — t7) они заперты и ток iq через один выпрямительный диод 23 лишь замыкается по резистору 21, либо потребляется базоврй цепью управляемого транзисторного ключа 17. По окончании третьего временного интервала (t — t.,) диоды диодной цепи 22 размагничивания открываются энергией, накопленной трансформатором 15 тока во время передачи управляемого импульса для управляемого транзисторного ключа 1? и имитируют источник электродвижущей силы заданной числом диодов величины. Этот источник размагничивает сердечник трансформатора 15 тока. Время размагничивания должно быть меньше паузы между информационными импульсами тока для управляемого транзисторного ключа 17. Меняя число диодов диодной цепи 22 размагничивания, можно влиять на время размагничивания. Такое построение датчика 16 перегрузки обеспечивает передачу каждого импульса тока трансформатором 15 тока в условиях размагничивания сердечника, т.е. без искажений.

Формула изобретения

Ультразвуковой генератор, содержащий однотактный усилитель, который выполнен по схеме моста, в котором первое и второе противололожные пле- . чи содержат соответственно первый и второй силовые транзисторные ключи, а каждое из двух других противополож-. ных плеч содержит коммутирующий диод, регулируемый по частоте и скважности задающий генератор, первый и второй двухвходовые коммутаторы тока, первый и второй источники смещения, при этом одна диагональ моста подключена к источнику питания, в другую диагональ моста включены последовательно соединенные источник подмагничивания, дроссель и нагрузка, которая выполнена в виде магнитострик. ционного преобразователя, первые входы первого и,второго двухвходо-. вых коммутаторов тока через соответственно первую и вторую вторичные противофазные обмотки согласующего трансформатора подключений к выходу регулируемого по частоте и скважности задающего генератора, вторые входы первого и второго двухвходовых коммутаторов тока подключены к выходу соответственно первого и второго источников смещения, выход вто1376216

Составитель Н.Чеканова

Редактор О.Головач Техред А.Кравчук Корректор А.Зимокосов

Заказ 796/54 Тираж 928 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4 рого двухвходового коммутатора тока соединен с входом второго силового транзисторного ключа, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения тока нагрузки, введены трансформа" тор тока, состоящий из первой и второй входных обмоток и выходной обмотки, датчик перегрузки, управляе- 1р мый транзисторный ключ, выход кото" рого подключен параллельно инвертирующему выходу первого двухвходового коммутатора тока, при этом датчик перегрузки Включен между ВыхОднОЙ обмоткой трансформатора тока и управляющим входом управляемого транзисторного ключа, первая входная обмотка трансформатора тока включена между инвертирующим выходом первого двухвходового коммутатора тока н входом первого силового транзисторного ключа, вторая входная обмотка трансформатора тока включена последовательно с вторым силовым транзисторным ключом, а датчик перегрузки выполнен в виде параллельно соединенных резистора и цепи, которая выполнена в виде последовательно соединенных диодной цепи размагничивания и выпрямительного диода.