Импульсный усилитель тока

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в импульсных усилителях тока, работающих с нагрузкой активно-индуктивного типа, в частности, для управления электроприводом постоянного тока. Устройство содержит сумматор 6, релейный элемент 7, элементы И 1,8, усилитель 2 мощности, датчик-4 тока, дроссель 12, нагрузку 3, ждущие мультивибраторы 10,11, триггер 5, инвертор 9. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I I) (я)5 Н 03 К 17/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1637017 (21) 4815678/21 (22) 11.03.90 (46) 07.04.92, Бюл. hL 13 (71) Научно-производственное объединение Гранат" (72) А.В.Коломенцев, С.А.Курбат, В.В.Драгун и А.И,Атрашкевич (53) 621.316.925.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1637017, кл, Н 03 К 17/08, 1988. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ТОКА (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в импульсных усилителях тока, работающих с нагрузкой активно-индуктивного типа, в частности, для управления электроприводом постоянного тока. Устройство содержит сумматор 6, релейный элемент 7, элементы И 1,8, усилитель 2 мощности, датчик4 тока, дроссель 12, нагрузку 3, ждущие мультивибраторы 10, 11, триггер 5, инвертор 9. 1 ил. 4

Ю (Я (АЭ 4

СО

1725378

Изобретение относится к области автоматики, может быть использовано в импульсных усилителях тока, работающих с нагрузкой активно-индуктивного типа, в частности для управления электроприводом 5 постоянного тока, и является усовершенствованием устройства по основному авт,св, М 1637017.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату 10 является импульсный усилитель тока, содержащий усилитель мощности, к выходу которого подключена нагрузка, в цепь которой включен датчик тока, первую схему И, триггер, релейный элемент, инвертор, вто- 15 рую схему И, первый и второй ждущие мультивибраторы и сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к входной шине усилителя, и выходы датчика тока, а выход сумматора соединен 20 с входом релейного элемента, выход которого подключен к первому входу первой схемы И, входу первого ждущего мультивибратора, С-входу триггера и через инвертор к первому входу второй схемы И, 0-вход 25 триггера соединен с выходом первого ждущего мультивибратора, а выход триггера через второй ждущий мультивибратор подключен к R-входу триггера и вторым входам первой и второй схемы И, выходы кото- 30 рых соответственно соединены с первым и вторым входами усилителя мощности.

К недостаткам данного устройства можно отнести низкую надежность при релей- 35 ном алгоритме формирования тока нагрузки. Это обусловлено тем, что, несмотря на наличие в усилителе защиты от короткого замыкания по частоте, возможно возникновение аварийного режима при пе- 40 ресечении траекторий переключения силовых транзисторов области вторичного пробоя, а также при выходе из их насыщения.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства за счет формирования безопасной траектории переключения силовых транзисторов с помощью реактивного элемента в цепи на- 50 грузки в момент возникновения короткого замыкания и перевода силовых транзисторов усилителя мощности в режим отсечки при периоде коммутации релейного усилителя, определяемом параметрами 55 дросселя

L к—

А йд (1з+—

Un х.Ь ( (1з+ —"

+Лl) (0 1,+Лl)

R где Тк — период коммутации релейного усилителя;

Lg u Rg — соответственно индуктивное и активное сопротивления дросселя, включаемого в цепь нагрузки;

Un — напряжение питания выходного каскада усилителя мощности;

Л1 — заданная амплитуда пульсаций тока в установившемся режиме;

1з = 0з/Кцт, где Оз — сигнал задания на входе усилителя тока, Кя.т — коэффициент передачи датчика тока.

Цель изобретения достигается тем, что в импульсный усилитель, содержащий первую схему И, усилитель мощности, нагрузку, датчик тока, триггер, сумматор, релейный элемент, инвертор, вторую схему И, первый и второй ждущие мультивибраторы, введен дроссель, один вывод которого соединен с выходом усилителя мощности, а второй подключен к входу нагрузки.

Сущность изобретения состоит в том, что введение дросселя при наличии схемы защиты по частоте позволяет формировать безопасные траектории переключения силовых транзисторов в момент возникновения короткого замыкания и устранить возможность возникновения аварийных режимов при выходе транзистора из насыщения, На чертеже представлена электрическая схема импульсного усилителя тока.

Импульсный усилитель тока (фиг.1) содержит первый элемент И 1, усилитель 2 мощности, нагрузку 3, датчик 4 тока, триггер

5, сумматор 6, релейный элемент 7, второй элемент И 8, инвертор 9, первый 10 и второй 11 ждущие мультивибраторы, дроссель 12, Выход усилителя 2 мощности через дроссель 12 соединен с нагрузкой 3, в цепь которой включен датчик тока 3. К первому и второму входам сумматора 6 подключены соответственно входная шина импульсного усилителя и выход датчика 4 тока, а выход сумматора 6 соединен с входом релейного элемента 7, Выход релейного элемента 7 подключен к первому входу первого элемента И 1, входу первого ждущего мультивибратора 10, С-входу триггера 5 и через инвертор 9 — к первому входу второго элемента И 8.

Выход первого ждущего мультивибратора 10 соединен с D-входом триггера 5, 1725378

0у вых = Ug. 1 + Uz 2, 25 где 0к,1, Uq 2 — соответственно сигналы на первом и втором входах сумматора 6.

Релейный элемент 7 реализует характеристику реле с гистерезисом.

Первый 10 (второй 11) ждущий мульти- 30 вибратор вырабатывает на своем выходе импульс высокого (низкого) уровня длительностью Xe1(ти2) при поступлении на его вход переднего фронта импульса высокого уровня, Длительность импульса тк1 выби- 35 рвется из условия

4+I+

Ra +Rg

Ra +R

+0п+Еа )(0п . Ea

Ra+Rg Яа +Rg з --Ь|)

>

L 9 (1з+ " +Л1) (— — 1з+Ь!) 50

1 ь, о.

Rg Rg где L, Rg — соответственно индуктивность и активное сопротивление активно-индуктивной нагрузки 3, противо-ЭДС нагрузки 3.

Сумматор 6 может быть реализован по схеме многовходового сумматора-вычитателя. выход которого через второй ждущий мупьтивибратор 11 подключен к вторым входам первого 1 и второго 8 элементов И и R-входу триггера 5. Выходы первого 1 и второго 8 элементов И соединены соответственно с 5 первым и вторым входами усилителя 2, мощности.

Функции, выполняемые блоками, следующие.

Усилитель мощности 2 подает на свой 10 выход положительное напряжение питания при поступлении на его первый вход логического сигнала высокого уровня и отрицательное напряжение питания при поступлении логического сигнала высокого 15 уровня на его второй вход.

Нагрузка 3 имеет активно-индуктивный характер. Датчик 4 тока вырабатывает на своем выходе сигнал, пропорциональный току в нагрузке 3. 20

Сумматор 6 формирует на своем выходе сигнал, равный

Импульсный усилитель работает следующим образом, В начальный момент времени to на усилитель подается напряжение питания, а на входную шину поступает, например, нулевой входной сигнал. Так как оба силовые транзисторы усилителя 2 мощности закрыты, то через нагрузку 3 и дроссель 12 не протекает ток, что приводит к нулевому сигналу на выходе датчика 4 тока. В результате этого на входе релейного элемента 7 сформирован нулевой сигнал, под действием которого выход релейного элемента 7 устанавливается в состояние логического нуля.

Так как второй ждущий мультивибратор

11 находится в состоянии логической единицы то на первый вход усилителя 2 мощности поступает напряжение уровня логического нуля, а на второй вход — напряжение уровня логической единицы. В результате этого на выходе усилителя 2 мощности вырабатывается напряжение отрицательной полярности, и через нагрузку 3 и дроссель 12 начинает протекать ток. По мере возрастания тока происходит увеличение отрицательного напряжения на выходе датчика 4 тока, что приводит к увеличению напряжения на выходе сумматора 6. При достижении этим напряжением порога срабатывания

+U> релейного элемента 7 происходит переключение релейного элемента 7 в состояние логической единицы. Триггер 5 остается в прежнем состоянии (логического нуля), а на выходе первого ждущего мул ьтивибратора

10 формируется импульс длительностью в1, а на первый и второй входы усилителя

2 мощности поступает соответственно напряжение логической единицы и логического нуля. На выходе усилителя 2 мощности формируется напряжение положительной полярности, что приводит сначала к уменьшению отрицательного тока через нагрузку .

3 и дроссель 12, а затем к возникновению положительного тока. Соответственно происходит изменение полярности сигналов на выходе датчика 4 тока и сумматора 6 . При достижении напряжения. на выходе сумматора 6 уровня — Uï релейный элемент 7 устанавливается в состояние логического нуля, что приводит к формированию на выходе усилителя 2 мощности напряжения отрицательной полярности. Далее цикл повторяется. При нормальной величине нагрузки 3 длительность импульса ty1 на выходе первого ждущего мультивибратора

10 меньше периода сигнала с выхода релейного элемента 7 Тк, поэтому триггер 5 находится в состоянии логического нуля, а

1725378

30

40

50

Составитель Г.Терешина

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор Е.Папп

Заказ 1184 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 выход второго мультивибратора 11 — в состоянии логической единицы. При коротком замыкании в нагрузке 3 происходит увеличение частоты 1» на выходе релейного элемента 7, период коммутации Т» в этом случае будет определен параметрами дросселя 12. В связи с тем, что хи Т», триггер

5 устанавливается в состояние логической единицы. Ilo переднему фронту сигнала на выходе триггера 5 запускается второй ждущий мультивибратор 11, который на своем выходе формирует импульс низкого уровня. Этим импульсом производится блокировка первого 1 и второго 8 элементов И и установка в состояние логического нуля триггера 5. В результате этого оба выходные силовые транзисторы усилителя 2 мощности находятся в закрытом состоянии. Через время t gg на выходе второго ждущего мультивибратора 11 формируется уровень логической единицы, что дает возможность прохождению импульсов с выхода релейного элемента 7 на входы усилителя 2 мощности.

5 Циклы блокировки будут следовать друг за другом до устранения повреждения нагрузки 3 или отключения напряжения питания усилителя.

Таким образом, в предлагаемом им10 пульсном преобразователе происходит надежная блокировка силовых ключей усилителя мощности при коротком замыкании нагрузки.

Формула изобретения

15 Импульсный усилитель тока по авт.св.

%1637017, отл и ч а ю щи йся тем, что,с целью повышения надежности, в него введен дроссель, через который выход усилителя мощности соединен с нагрузкой.