Релаксационный формирователь импульсов

 

О 0 И С А Н И Е ((()428503

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 29,11.71 (21) 1718787/24-7 с присоединением заявки ¹â€” (32) Приоритет—

Опубликовано 15.05.74. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 12.03.75 (51) М. Кл. Н 02пт 1/08

Н 02р 13/1б

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.373.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. П. Дьяконов, С. И. Зиенко и В. А. Циганков

Смоленский филиал Московского ордена Ленина энергетического института (71) Заявитель (54) РЕЛАКСАЦИОННЫЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к усилителю-формирователю,выходных импульсов систем (управления тиристорных преобразователей, и может использоваться в системах управления тиристор ны(ми (инверторами,,выпрямителям и переменного тока в постоянный, в преобразователях частоты и т. д.

Известен релаксацион(ный формирователь импульсов для запуска тиристоров, содержащий лавинный транзистор, зарядный резистор, накопительный конденсатор, импульсный трансформатор и нагрузочный элемент.

Недостатком известных формирователей является то, что выходные импульсы обладают завышенной мощностью, требуется значительная мотцность управления формирователем, отсутствует возможность изменения длительности выброса двойной амплитуды, импульс имеет пологий задний фронт.

С целью формирования двухст(упенчатого импульса, увеличения амплитуды и мпульсов и уменьшения длительности фронта в предлагаемом формирователе импульсов в цепь коллектора лавинного транзистора включена зашунтированная первым диодом, включенным в прямом направлении, первичная обмотка импульсного трансформатора, начало которой через накопителыный конденсатор связано с нагрузочным элементом, а вторичная обмотка подключена тк базе через параллельную RC-цепь, включенную последовательно со вторым диодом.

На фиг. 1 (показана принципиальная электрическая схема предлагаемого формирователя; на фиг. 2 — форма выходного импульса формирователя; на фиг. 3 — нагрузочная диаграмма лавинного транзистора.

В качестве активного элемента формиро1О вателя использ(уют лавинный транзистор Т.

В цепь базы включен диод Д(, обеспеч(ивающий положительное смещение на базе транзистора Т, подключенной через резистор R( к источнику питания Л„ь При работе схемы

15 в ждущем режиме запускающие импульсы подаются в цепь базы транзистора Т через конденсатор С, и диод Д,. Источник питания

О„и резистор R2 служат для обеспечения запертого состояния диода Д, в отсутствии входного сигнала. Коллектор лавинного транзистора через резистор R>, трансформатор

7 р подключен к источнику питания И,з. Цепь обратной связи образована вторичной обмоткой W, тра нсформатора Тр, резистором конденсатором С2, диодом Д,. Параллельно (пер в(ичной обмотке Ве трансформатора Тр включен в прямом направлении шунтирующий диод Д4, Разрядный конденсатор Ср и нагрузочный элемент Л„включены параллельно лавинному транзистору Т.

428503. Iк, E: Š— Е ! Оз отп!

Формирователь работает следующим образом.

Схема работает как в автоколебательном, так и в ждущем режимах, в зависимости от выбора исходной рабочей точки соответствен но,на участках с отрицательным со противлением, либо с большим положительным сопротивлением вольтамперной характеристики лавинного транзистора.

Автоколебательный режим. Конденсатор

Ср заряжается до напряжения в максимуме вольтамперной характеристики лавинного

l транзистора Т UI1 (фиг.:3). В момент времени /о (фиг. 2) транзистор Т включается. При лавинном отпирании транзистора Т в его коллекторной цепи, а следовательно, в первичной обмотке W> трансформатора Тр появляется ток. При этом к первичной обмотке прикладывается напряжение Уд (/), а падение напряжения на транзисторе Т соответ ственно уменьшается. Взаимная фазировка обмоток трансформатора Тр, показанная на фиг. 1, такова, что в схеме развивается лавинообразное увеличение коллекторного и базового токов. Напряжение на первичной обмотке трансформатора стабилизируется на уровне падения напряжения на прямо включенном диоде Д4. Падение напряжения на транзисторе Т уменьшается, а на нагрузочке увеличивается. В момент времени 1 (фиг. 2) транзистор Т входит в состояние насыщения.

Напряжение на нагрузочном элементе Ун равно Унь Рабочая точка транзистора в интервале времени tq — (, (фиг. 3) перемещается по динамической натрузочной прямой П, нз точки 0 в точку l. (Положение нагрузочной прямой определяется, главным образом, сопроти вленивм напрузки, а также эквивалентным сопротивлением диода Д4 и трансформатора Тр, резистором Rz в цепи коллектора транзистора T). Начиная с момента t, в схеме формируется вершина первого импульса.

При этом одновременно происходит несколько процессов: ток, протекающий по цепи обратной связи через конденсатор С>, диод j4, резистор

R4 заряжает конденсатор С . Разность потенциалов на конденсаторе С, растет во времени, и так как она вычитается из,постоянного напряжения вторичной обмотки трансформатоm2 ра Hg — (т, т, — число витков вторичmg ной и первичной обмотки трансформатора

Тр), то базовый ток отпирания б„, во времени уменьшается; с другой стороны, в базу транзистора Т поступает запирающий ток б, от источника Оп, коллекторный ток транзистора уменьшается во времени в следствие разряда конденсатора Ср через насыщенный транзистор Т на натрузочный элемент ZH.

Транзистор выходит из состояния насыщения, когда ток базы

55 где 1к,р — критическое значение тока коллектора, при котором транзистор Т начинает выходить из состояния насыщения (точка а на фиг. 3);

P — коэффициент усиления транзистора

Т в схеме с общим эмиттером.

В момент (заканчивается формирование вершины первого импульса, и,формируется задний фронт первого импульса. Напряжение на нагрузке равно UH>.

Рабочая точка транзистора Т переходит из точки а в точку б по динамической нагрузочной прямой П, (фиг. 3) . Положительная обратная связь при переходе транзистора из насыщенного режима в активный отсутствует.

Это обеопечивается выбором шунтирующего диода Д4 с крутой ветвью прямой вольтамперной характеристики. Поэтому, хотя ток через диод Д4 уменьшается, напряжение на нем изменяется незначительно, а следователь но, слабо изменяется напряжение на вторичной обмотке W,. Конденсатор С в цепи обратной связи по-прежнему заряжается к одному и томуже уровню Ug —. НапряжеW, 1 2 ние на натрузке Ун в момент времени t равно Uvz. В интервале времени tz — /4 транзистор работает в лавинном режиме (на фиг 3 точки б и в). В этом интервале времени ток базы меняет свое направление, т. е. противоположен направлению тока базы при обычном режиме работы. Динамическая нагрузочная линия меняет свое положение в процессе разряда конденсатора Ср на нагрузочный элемент Ян. Когда нагрузочная прямая займет положение П, транзистор Т выключается и входит в состояние отсечки. В момент времени t4 заканчивается формирование вершины второго импульса. Напряжение на нагр узке равно Ун4, Транзистор Т выключается, и ток в цепи коллектора уменьшается.

Конденсатор С, разряжается через резистор R4, диод Д при этом заперт положитель ным напряжением KOнде нсато ра С>. Цепь обратной связи изолирована от цепи базы в течение времени заряда конденсатора Ср. Источ ни к почитания И п, создает, условия включения транзистора Т при заданном напряжении источника питания Ип на уровне Uj3 Как только напряжение на конденсаторе Ср до/ стигает на и ряжения 011 пранэистор включается, и процесс повторяется.

Ждущий режим обеспечивается запиранием транзистора Т большим напряжением источника питания.

Резистор R4 можно включить на «землю», как показано на фиг. 1 пунктиром. Схема работает аналогично.

Устройство работает и при включении трансформатора Тр,в цепь эииттера. Работа схемы аналогична рассмотренной.

428503

Табл. ! фР, и„1 и2, мксек, мксек мксек

> I

Ун4 в

Унз в

Ун,, в

Ун„ в

ZH> ом

0,2

0,4

0,4

0,4

0,4

4

12

l3

18

22

32

36

36

42

200

Табл. 2

>ФР> twas» мкф мксек

Ун, в

U"ç в

С2, мкф

tIS 2> мксек

Ун„ в

Ун,, в

24

23

22

38

38

36

34

47

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

42

42

42

42

0,01

0,015

0,022

0,050

0,1

3

Табл. 3 ти,, 1и.„„ мксек мксек

Унз> в с, мксек

Ун4, в

Ун2, в

Ун,, в 4Р мксек

36

38

38

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

22

0,25

0,5

0,75

1,0

1,25

7

12

42

42

42

42

ZH

Фиг.2

ZH резистор МЛТ вЂ” 05 100 ом

С конденсатор 0,5 мкф.

Z H резистор МЛТ вЂ” 0 5 100 ол

С, конденсатор 0,022 мкф

Зависимости .параметров импульса на нагрузочном элементе от,величины сопротивления нагрузки конденсаторов С2, Ср даны в таблицах.

Из таблиц видно, что длительность первого импульса /и1 не за высит от,величины емкости кондепсатора С и сопротивления нагрузки, длительность второго им пульса (и2 зависит от сопротивления нагрузки, однако это изменен не можно компенсировать изменением величины емкости конденсатора Ср.

Предмет изобретения

Релаксационный формирователь импульсов для запуска тиристоров, содержащий лавинный транзистор, зарядный резистор, накопительный конденсатор, импульсный трансформатор и нагрузочный элемент, отличаюи1ийся тем, что, с целью формирования двухступенчатого импульса, увеличения амплитуды импульсов и уменьшения длительности фронта, в цепь коллектора лавинного транзистора включена зашунтированная первым диодом, включенным в прямом направлении, первичная обмотка импульсного трансформатора, начало которой через накопительный конденсатор связано с нагрузочным элемен30 том а вторничная обмотка подключена к базе через параллельную RC-цепь, включенную последовательно со вторым диодом.

428503

Фиг 3

Составитель Ю. Баева

Техред Г. Васильева

Корректор В. Гутман

Редактор В. Новоселова

Заказ 64/388 Изд. Ме 1593 Тираж 722 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»