Устройство для питания электромагнита

 

Изобретение относится к технике импульсного питания электромагнита и может быть использовано в качестве устройства для сканирования пучка ускоренных заряженных частиц. Целью изобретения является повышение точности регулирования напряжения на .нагрузке и повышение надежности устройства . Напряжение, снимаемое с выпрямителя 1, фильтруется LC-фильтром 2 и через мостовой транзисторный коммутатор на транзисторах 3-6 подается на обмотку 11 электромагнита, в цепи которой включен датчик 12 тока. Напряжение на обмотке контролируется датчиком напряжения, Управляющая часть устройства включает в себя регулятор 14 напряжения, задающий генератор 15, двухтактный широтно-импульсной модулятор 17, два однопороговых 16 и 20 и один двухпороговый 21 компараторы и логические элементы И, ШМ, НЕ. В предлагаемом устройстве исключается появление нелинейньЬс искажений в выходном сигнале при индуктивном характере нагрузки в широком диапазоне частот, что дает возможность его применения в быстродействующих системах питания электромагнита . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. g k«

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4051170/24-07 (22) 08.04.86 (46) 07.05.88. Бюл. 11 17 (?2) Ю.Кан и Б.Н.Пытляк (53) 621.318.3-5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 135914, кл. Н 03 F 9/302, 1953.

Соловьев Н.Н. и др. Инверторы d классе D. — В кн.: Электронная техника в автоматике. М.: Советское радио, 1977, вып. 9, с. 167-175. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА (57) Изобретение относится к технике импульсного питания электромагнита и может быть использовано в качестве устройства для сканирования пучка ускоренных заряженных частиц.

Целью изобретения является повышение точности регулирования напряжения на .нагрузке и повышение надежности уст(19) (И) (5р 4 H 01 H 47/32 Н 01 F 7/18 ройства. Напряжение, снимаемое с выпрямителя 1, фильтруется ЬС-фильтром

2 и через мостовой транзисторный коммутатор на транзисторах 3 — 6 подается на обмотку 11 электромагнита, в цепи которой включен датчик 12 тока.

Напряжение на обмотке контролируется датчиком напряжения. Управляющая часть устройства включает в себя регулятор 14 напряжения, задающий генератор 15, двухтактный широтно-импульсной модулятор 17, два однопороговых 16 и 20 и один двухпороговый

21 компараторы и логические элементы

И, ИЛИ, НЕ. В предлагаемом устройстве исключается появление нелинейных . искажений в выходном сигнале при индуктивном характере нагрузки в широком диапазоне частот, что дает возможность его применения в быстродействующих системах питания электромагнита. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1394268

Изобретение относится к технике импульсного питания электромагнита и может быть использовано в качестве устройства для сканирования пучка ускоренных заряженных частиц.

Цель изобретения — повышение точности регулирования напряжения на нагрузке и повышение надежности устройства. 10

На фиг, 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип его работы, Устройство содержит неуправляемый 15 выпрямитель 1, подключенный через

LC-фильтр 2 и мостовой коммутатор, состоящий из транзисторных ключей ,3-6 и диодов 7-10, к обмотке 11 электромагнита с датчиками тока 12 и 20 напряжения 13. Выход датчика 13 напряжения подключен к первому входу регулятора 14 напряжения, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 15, а выход г с 25 входами однопорогового компаратора

16 и двухтактного широтно-импульсного модулятора 17.,Входы логических элементов НЕ 18 и 19 подключены соответственнб к выходам модулятора 30

17. Выход датчика 12 тока подключен к входам однопорогового компаратора

20 и двухпорогового компаратора 21.

Прямой выход компаратора 21 подключен к первым входам элементов И

22 и 23. Вторые входы элементов И 22 и 23 подключены соответственно к прямому и инверсному выходам комнаратора 20. Управляющие входы ключей

3-6 связаны соответственно с выхода- 40 ми элементов ИЛИ 24-27, входы которых связаны с выходами элементов И

28-37. Инверсный выход компаратора

21 соединен с первыми входами элементов И 28, 31, 34 и 36. Выход элемен- 45 та И 22 соединен с первыми входами элементов И 32, 35 и 3?, а выход элемента И 23 — с первыми входами элементов И 29, 30 и 33. Первый выход модулятора 17,соединен с вторыми входами элементов И 33 и 34, а второй выход — с вторыми входами элементов

И 31 и 32. Прямой выход компаратора

16 соединен с вторыми входами элементов И 28 и 30, а инверсный выход с вторыми входами элементов И 35 и

36. Выход элемента НЕ 18 соединен с вторым входом элемента И 37, а выход элемента НЕ 19 — с вторым входом эле мента И 29. Последовательно соединенные резистор 38 и транзисторный ключ

39 подключены параллельно конденсатору фильтра 2. Управляющий вход ключа 39 через регенеративный компаратор 40 связан с выходами делителей напряжения 41 и 42.

На фиг. 2 приняты обозначения: — ток в обмотке электромагнита;

Ug — сигнал на выходе регулятора напряжения 14, Б „ U„, U„ — сигналы на выходах компараторов 16, 20 и 21;

U U, U,,U — сигналы на управляющих входах ключей 3 — 6, U — напряжение на нагрузке.

Устройство работает следующим образом.

На интервале и — t, где U c 0;

i О, вырабатывается сигнал на выходе 2 модулятора 17, U 0; U = U

1. При этом ключи 3 — 5 закрыты, а на вход ключа 6 через элементы HE

18, И 37 и ИЛИ 27 поступает сигнал с первого выхода модулятора 17. Ток нагрузки замыкается в зависимости от состояния ключа 6 либо через диод 7 и ключ 6, либо через диод 7, конденсатор фильтра 2 и диод 9. На данном интервале энергия электромагнита рекуперируется в конденсатор фильтра

2 и напряжение на нем растет. При достижении разности напряжений с делителей 41 и 42 порога срабатывания компаратора 40 включается ключ

39 и конденсатор разряжается на резистор 38 до уменьшения напряжения на делителе 41 на ширину петли гистерезиса компаратора 40.

При достижении тока нагрузки значения порога срабатывания компаратора 21 П„з становится равным О, а Б„, остается равным 1 и через элементы

И 28 и ИЛИ 24 открывается ключ 3, а на вход ключа 5 через элементы И 34 и ИЛИ 26 поступает сигнал с первого выхода модулятора 17. При i < О ток нагрузки замыкается через диод 7 и открытый ключ 3, конденсатор фильтра

2 и диод 9, либо через диод 9 и открытый ключ 5. При i > О ток замыкается либо через диод 10 и ключ 3, либо через ключ 5, выпрямитель с фильтром и ключ 3. При этом энергия потребляется из сети, питающей выпрямитель. К моменту переключения компаратора 21 U становится равным

1, При этом ток i замыкается по тем же цепям, но управление переходит на

1394268 элементы И 30 и 33 до момента с . В момент сигнал с регулятора 14 мег няет знак и U< становится равным О.

При этом ключи 4 — 6 закрыты, а на вход ключа 3 поступает инвертированный сигнал с второго выхода модулятора 17 через элементы И 29 и ИЛИ 24.

Ток нагрузки замыкается через диод

10 и ключ 3 либо через диод 10, конденсатор фильтра 2 и диод 8 с рекуперацией энергии электромагнита.

На участке t, — t вновь вступает в работу компаратор 40, а следовательно, и ключ 39. Далее при уменьшении тока i и при Б„ = 0 через элементы И 36 и ИЛИ 27 открывается ключ

6, а на вход ключа 4 поступает сигнал с второго выхода модулятора 17 через схемы И 31 ИЛИ 25. При i 0 ток замыкается через диод 1 0 ключ

6, конденсатор фильтра 2 и диод 8 либо через диод 8 и ключ 4, а при

i 4 0 — через ключ 4, выпрямитель фильтра 2 и ключ 6 либо через диод 7 и ключ 6. Далее процессы повторяются.

Компаратор 21, элементы И 22 и 23 необходимы для исключения неопределенности знака тока нагрузки при малых его значениях и обеспечения работоспособности устройства.

Таким образом, в предлагаемом устройстве исключается появление нелинейных искажений в выходном сигнале при.индуктивном характере нагрузки в широком диапазоне частот, что дает возможность его применения в быстродействующих системах питания электромагнита.

Формула изобретения

1. Устройство для питания электромагнита, содержащее неуправляемый .выпрямитель, выходы которого через

LC-фильтр и транзисторный мостовой коммутатор, каждый из четырех транзисторных ключей которого зашунтирован встречно включенным диодом, соединены с выводами для подключения электромагнита, зашунтированными датчиком напряжения, выход которого подключен к первому входу регулятора напряжения, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход — с входами однопорогового кбмпаратора и двухтактного широтноимпульсного модулятора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

4О

50 повышения точности регулирования напряжения на нагрузке, в него введены второй однопороговый и двухпороговый компараторы, датчик тока нагрузки, четыре элемента ИЛИ, двенадцать элементов И и два элемента HE причем выход датчика тока нагрузки подключен к входам второго однопорогового и двухпорогового компараторов, прямой . и инверсный выходы однопорогового компаратора подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с прямым выходом двухпорогового компаратора, выходы третьего, четвертого и пятого элементов с управляющим входом первого транзисторного ключа транзисторного мостового коммутатора, выходы шестого и седьмого элементов И через второй элемент ИЛИ соединены с управляющим входом второго транзисторного ключа транзисторного мостового коммутатора, включенного согласно-последовательно с первым транзисторным ключом, выходы восьмого, девятого и десятого элементов И через третий элемент ИЛИ соединены с управляющим входом третье го транзисторного ключа транзисторного мостового коммутатора, выключенного встречно-последовательно с первым транзисторным ключом, выходы одиннадцатого и двенадцатого элементов И через четвертый элемент ИЛИ соединены с управляющим входом четвертого транзисторного ключа транзистор ного мостового коммутатора, включенного согласно-последовательно с третьим ключом, инверсный выход двухпорогового комнаратора соединен с первыми входами третьего, шестого, девятого и двенадцатого элемента И, выход первого элемента И-с первыми входами седьмого, восьмого и десятого элементов И, выход второго элемента И вЂ” с входами четвертого, пятого и одиннадцатого элементов И, прямой выход первого компаратора соединен с вторыми входами третьего и пятого элементов И, его инверсный выход — с вторыми входами восьмого и девятого элементов И, первый выход широтно-импульсного модулятора соединен с вторыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И непосредственно,la с вторым входом десятого элемента И вЂ” через первый инвертор, второй выход широтно-импульсно1394268

Llg

Составитель А.Каретников

Редактор A,Êîçîðåç Техред М.Дидык Корректор С,Черни

Заказ 2226/48 Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Пронэводс I «вввс -11c .÷èãðàôè÷ecêoå предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная., 4 го модулятора соединен с вторыми входами шестого и седьмого элементов

И непосредственно, а с вторым входом четвертого элемента И вЂ” через

5 второй инвертор.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности,в него введе- 1п ны пятый транзисторный ключ, резистор регенеративный компаратор и два гасителя напряжения, причем первый делитель напряжения подключен параллельно выпрямителю, второй делитель напряжения и последовательно соединенные пятый транзисторный ключ и резистор — параллельно выходу LC-филь тра, управляющий вход пятого транзисторного ключа соединен с выходом регенеративного компаратора, входы которого подключены соответственно к выходам делителей напряжения.