Транзисторный генератор

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в различных технологических процессах, идущих с использованием ультразвуковых колебаний. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы транзисторного генератора на широкодиапазонную и резкопеременную технологическую нагрузку. Транзисторный генератор содержит силовой выпрямитель, через LC-фильтр подключенный к инвертору с выходным трансформатором, и систему управления с командным устройством. Генератор снабжен ограничивающим резистором, управляемым ключом переменного тока, схемой «И» и схемой «ИЛИ», двумя высокочастотными выпрямителями, а также двумя дополнительными обмотками выходного трансформатора инвертора. Ограничивающий резистор установлен во входной цепи силового выпрямителя, параллельно резистору подсоединен управляемый ключ переменного тока, управляющий вход которого подключен к выходу схемы «И», один вход которой, через первый высокочастотный выпрямитель, связан с первой дополнительной обмоткой выходного трансформатора, а второй вход подсоединен ко второму входу схемы «ИЛИ» и сигнальной шине «ПУСК». 1 ил.

 

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в различных технологических процессах, идущих с использованием ультразвуковых колебаний.

Известен транзисторный генератор, выполненный на базе полумостовых или мостовых инверторов [Патент RU №2086070 от 27.07.1997]. Он достаточно прост по схемному решению, но имеет существенный недостаток, препятствующий их широкому применению в ультразвуковых технологических процессах - неуправляемые переходные процессы включения-выключения инвертора, причем их опасность для нормальной работы генератора возрастает по мере увеличения питающего напряжения и выходной мощности.

Также известен транзисторный генератор [Драбович Ю.И., Комаров Н.С., Марченко Н.Б. Транзисторные источники питания с бестрансформаторным входом. - Киев: Наукова думка, 1984. - 160 с.; рис. 2а, стр. 14.], взятый в качестве прототипа, как наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому, который содержит входной выпрямитель с силовым входным фильтром, инвертор на транзисторах, управляемый соответствующим драйвером (или системой управления инвертором), с выходным трансформатором, причем драйвер (или система управления инвертором) безусловно управляется командным устройством.

Основным недостатком при использовании подобных генераторов для работы на резонансные и резкопеременные нагрузки типа пьезокерамических излучателей являются тяжелые переходные процессы при пуске и выключении инвертора. Это связано в первую очередь с влиянием силового LC фильтра, который при пуске инвертора вызывает падение питающего инвертор напряжения, а при остановке инвертора соответственно формирует выброс напряжения на фильтровом конденсаторе, причем с увеличением мощности генератора и величины фильтровой индуктивности этот выброс может достигать значительных величин (более двукратного питающего). Для борьбы с данными явлениями используют системы плавного пуска и плавного выключения инверторов, что существенно усложняет конструкцию в целом, так как требует применения управляемого выпрямителя со своей системой управления и ее синхронизации с процессами пуска и выключения. [Техническая коллекция Schneider Electric. Вып. №38, май 2011 г. «Устройства плавного пуска и преобразователи частоты», стр. 10, рис. 10 - http://enres.ru/wp-content/uploads/2012/12/v38.pdf]

Задачей изобретения является повышение надежности работы транзисторного генератора при работе на мощную и резко переменную резонансную нагрузку типа пьезокерамического излучателя за счет снижения влияния переходных процессов включения и выключения инвертора.

Поставленная задача достигается тем, что транзисторный генератор, содержащий силовой выпрямитель, через LC-фильтр подключенный к инвертору с выходным трансформатором, и систему управления инвертором с командным устройством, дополнительно снабжен ограничивающим резистором, управляемым ключом переменного тока, схемой «И» и схемой «ИЛИ», двумя высокочастотными выпрямителями, а также двумя дополнительными обмотками выходного трансформатора инвертора, причем ограничивающий резистор установлен во входной цепи силового выпрямителя, параллельно резистору подсоединен управляемый ключ переменного тока, управляющий вход которого подключен к выходу схемы «И», один вход которой, через первый высокочастотный выпрямитель, связан с первой дополнительной обмоткой выходного трансформатора, а второй вход подсоединен ко второму входу схемы «ИЛИ» и сигнальной шине «ПУСК», причем первый вход схемы «ИЛИ» через второй высокочастотный выпрямитель связан со второй дополнительной обмоткой выходного трансформатора инвертора.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства.

Схема состоит из неуправляемого выпрямителя 1 с ограничивающим резистором 2 на входе, параллельно которому подсоединен управляемый ключ переменного тока 3. Выход силового выпрямителя 1 через LC-фильтр подключен к инвертору 4 с выходным трансформатором 5. Инвертор управляется системой управления инвертором 6, разрешение на работу которой формирует командное устройство 7. Выходной трансформатор 5 инвертора 4 имеет две дополнительные обмотки 8 и 9, первая из которых через первый высокочастотный выпрямитель 10 подключена к одному входу схемы «И» 11, выход которой подсоединен к управляющему входу управляемого ключа переменного тока 3. Вторая дополнительная обмотка 9 выходного трансформатора 5 через второй высокочастотный выпрямитель 12 подключена к первому входу схемы «ИЛИ» 13, второй вход которой связан с другим входом схемы «И» 11 и с сигнальной шиной «Работа», а выход схемы «И» подсоединен ко входу командного устройства 7.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при подаче напряжения на вход силового выпрямителя 1 через ограничивающий резистор 2, поскольку управляемый ключ переменного тока 3 выключен, происходит медленный заряд фильтрового конденсатора С и постепенное повышение напряжения на входе инвертора 4. Управляющий работой генератора сигнал «Работа» отсутствует, командное устройство 7 блокирует работу системы управления инвертором 6, инвертор не работает и на обмотках выходного трансформатора 5 высокочастотное напряжение отсутствует.

При подаче сигнала «Работа» срабатывает схема «ИЛИ» 13 и своим выходным сигналом включает командное устройство 7, которое запускает систему управления инвертором 6. За счет имеющегося заряда фильтрового конденсатора С начинает работать инвертор 4 и формирует высокочастотное напряжение на дополнительных обмотках 8 и 9 выходного трансформатора 5. Эти напряжения выпрямляются выпрямителями 10 и 12 и поступают на соответствующие входы схемы «ИЛИ» 13 и схемы «И» 11. Поскольку сигнал «Работа» подается одновременно на входы схем «И» и «ИЛИ», то при одновременном наличии сигналов на входах схемы «И» на ее выходе формируется сигнал включения управляемого ключа переменного тока 3. Его включение обеспечивает «подхват» работы инвертора до критического разряда фильтрового конденсатора С. С другой стороны, наличие выпрямленного высокочастотного сигнала на одном из входов схемы «ИЛИ» обеспечивает формирование разрешающего работу инвертора сигнала от командного устройства и при прекращении сигнала «Работа».

При прекращении сигнала «Работа» сначала переходит в первоначальное состояние схема «И» и выключает управляемый ключ переменного тока. Поскольку инвертор продолжает работать, происходит разряд фильтрового конденсатора, питающее инвертор напряжение уменьшается и, соответственно, снижается выпрямленное высокочастотное напряжение на входе схемы «ИЛИ». При достижении им уровня выключения схемы «ИЛИ» срабатывает командное устройство и останавливает работу системы управления инвертором. Генератор возвращается в исходное состояние.

Таким образом, предлагаемый транзисторный генератор для резонансных нагрузок оказывается прост по исполнению, позволяет использовать самую современную элементную базу и с минимальными схемными дополнениями обеспечивает оптимальные переходные режимы в силовой схеме при включении и выключении инвертора, что в сочетании обеспечивает высокую надежность работы генератора в целом.

Использование стандартной схемы транзисторного инвертора на современной элементной базе и управляющего драйвера, включаемого по типовой схеме (в качестве системы управления инвертором), обеспечивает схемную простоту генератора в целом, а применение предлагаемой простой системы оптимизации переходных процессов включения и выключения силового инвертора позволяет обеспечить высокую надежность устройства даже при работе его на мощные и резко переменные нагрузки.

Транзисторный генератор, содержащий силовой выпрямитель, через LC-фильтр подключенный к инвертору с выходным трансформатором, и систему управления с командным устройством, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен ограничивающим резистором, управляемым ключом переменного тока, схемой «И» и схемой «ИЛИ», двумя высокочастотными выпрямителями, а также двумя дополнительными обмотками выходного трансформатора инвертора, причем ограничивающий резистор установлен во входной цепи силового выпрямителя, параллельно резистору подсоединен управляемый ключ переменного тока, управляющий вход которого подключен к выходу схемы «И», один вход которой, через первый высокочастотный выпрямитель, связан с первой дополнительной обмоткой выходного трансформатора, а второй вход подсоединен ко второму входу схемы «ИЛИ» и сигнальной шине «ПУСК», причем первый вход схемы «ИЛИ» через второй высокочастотный выпрямитель связан со второй дополнительной обмоткой выходного трансформатора инвертора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электронной технике и может использоваться как генератор с электронной перестройкой частоты. Технический результат - расширение диапазона перестройки частоты и обеспечение высокой выходной мощности.

Изобретение относится к области радиотехники и электроники и может быть использовано при разработке автогенераторов, управляемых по частоте напряжением. Технический результат - снижение уровня фазового шума генератора, управляемого напряжением.

Генератор, управляемый напряжением, относится к области радиотехники и может быть использован в качестве источника высокочастотных колебаний в радиопередающих, радиоприемных устройствах и измерительной технике.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в различных технологических процессах, идущих с использованием ультразвуковых колебаний, формируемых пьезоэлектрическими излучателями.

Изобретение относится к генераторам, управляемым напряжением, и может использоваться для преобразования постоянного напряжения в сигнал радиочастоты. .

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в различных технологических процессах, в которых используются ультразвуковые колебания.

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может использоваться для измерения вибрации и смещения различных деталей механизмов и машин. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередатчиках. .

Изобретение относится к области подстройки частоты для управляемых напряжением генераторов. .

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано в аппаратуре для измерения вибрации и расстояния. .

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в различных технологических процессах, идущих с использованием ультразвуковых колебаний, формируемых пьезоэлектрическими излучателями. Технический результат заключается в повышении надежности транзисторного генератора, работающего на широкодиапазонную технологическую нагрузку. Транзисторный генератор содержит полумостовой инвертор на IGBT транзисторах, управляемых включенным по типовой схеме драйвером полумоста с выходным трансформатором, высокочастотным дросселем с конденсатором, выходной трансформатор, оптронное командное устройство и трансформатор тока с двумя первичными обмотками, информационный выход которого подсоединен к конденсатору, одна первичная обмотка включена в цепь вторичной обмотки выходного трансформатора последовательно с высокочастотным дросселем и резонансной нагрузкой, вторая первичная обмотка включена последовательно с конденсатором, параллельным нагрузке. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в синтезаторах частот, работающих вплоть до СВЧ диапазона. Технический результат изобретения заключается в уменьшении спектральной плотности фазовых флуктуаций генераторных устройств каскодного типа. Управляемый напряжением генератор содержит активный элемент, выполненный на первом и втором транзисторах, которые включены по схеме «общий эмиттер - общая база», делитель напряжения, образованный первым, вторым и третьим резисторами, а также эмиттерный резистор первого транзистора и коллекторный резистор второго транзистора, за счет чего обеспечиваются режимы работы транзисторов по постоянному току. Генератор содержит четыре разделительных конденсатора, три развязывающих элемента и блокировочную емкость. Кроме этого в состав генератора входят первая и вторая индуктивности, первый и второй конденсаторы, первый второй, третий и четвертый варикапы, которые являются частотозадающими элементами. 9 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в синтезаторах частот, работающих вплоть до СВЧ диапазона. Технический результат изобретения заключается в уменьшении спектральной плотности фазовых флуктуаций генераторных устройств каскодного типа. Управляемый напряжением генератор содержит активный элемент, выполненный на первом и втором транзисторах, которые включены по схеме «общий эмиттер - общая база», делитель напряжения, образованный первым, вторым и третьим резисторами, а также эмиттерный резистор первого транзистора и коллекторный резистор второго транзистора, за счет чего обеспечиваются режимы работы транзисторов по постоянному току. Генератор содержит четыре разделительных конденсатора, три развязывающих элемента и блокировочную емкость. Кроме этого в состав генератора входят первая и вторая индуктивности, первый и второй конденсаторы, первый второй, третий и четвертый варикапы, которые являются частотозадающими элементами. 9 ил.

Изобретение относится к различным вариантам выполнения цепи генератора. Технический результат заключается в расширении арсенала средств того же назначения. Цепь (100) генератора содержит первую цепь (T1) колебательного контура, содержащую индуктивный элемент (L) и емкостной элемент (C), подключенные последовательно между первой шиной (14) напряжения и первым узлом (12) возбуждения. Каскад (F) обратной связи подключен к первому выходу (13) колебательного контура первой цепи (T1) колебательного контура и к первому узлу (12) возбуждения. Каскад (F) обратной связи выполнен с возможностью генерировать в соответствии с первым осциллирующим напряжением на колебательном контуре, присутствующим на первом выходе (13) колебательного контура, первое осциллирующее напряжение возбуждения на первом узле (12) возбуждения, синфазное с первым осциллирующим током колебательного контура, текущим в индуктивном элементе (L) и емкостном элементе (C), что вынуждает генератор (100) совершать колебания в режиме последовательного резонанса индуктивного элемента (L) и емкостного элемента (C). 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в различных технологических процессах, идущих с использованием ультразвуковых колебаний. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы транзисторного генератора на широкодиапазонную и резкопеременную технологическую нагрузку. Транзисторный генератор содержит силовой выпрямитель, через LC-фильтр подключенный к инвертору с выходным трансформатором, и систему управления с командным устройством. Генератор снабжен ограничивающим резистором, управляемым ключом переменного тока, схемой «И» и схемой «ИЛИ», двумя высокочастотными выпрямителями, а также двумя дополнительными обмотками выходного трансформатора инвертора. Ограничивающий резистор установлен во входной цепи силового выпрямителя, параллельно резистору подсоединен управляемый ключ переменного тока, управляющий вход которого подключен к выходу схемы «И», один вход которой, через первый высокочастотный выпрямитель, связан с первой дополнительной обмоткой выходного трансформатора, а второй вход подсоединен ко второму входу схемы «ИЛИ» и сигнальной шине «ПУСК». 1 ил.

Наверх