Формирователь прямоугольных импульсов

 

O П И С А Н И Е 752762

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистическик

Республик (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву № 646431 (22) Заявлено 03.07.78(2I ) 2636661/18-21 (51) M. КЛ.

H 03 К 3/53 с присоединением заявки,%Государственный комитет

СССР (23) Прнори гет— по делам изобретенкй н аткрытнй

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (53) УДК621.373. .431 (088.8) Дата опубликования описания 02.08.80

Ю. P. Каспари, В. H. Степьмаков, В. В. Топепьберг и Э. 3. Шенкман (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель

Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г. И. Кржижановского (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ПРЯМОУГОЛЬНЪ|Х ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах импульсного питания нагрузок, в которых могут возникать короткие замыкания. В частности, оно может быть использовано для формирования прямоугольных импульсов на электродах ионно-,оптической системы инжекторов нейтральных атомов.

По основному авт. св. № 646431

|О известен формирователь прямоугольных импульсов, содержащий последовательно соединенные источник питания, сглаживающий дроссель и сглаживающий конденсатор, подключенную к обкладкам сглаживающего конденсатора последовательную цепь из первого управляемого вентильного ключа, шунтированного узлом коммутации, включающем конденсатор, неуправляемый вентиль, включенный в запирающем направлении относительно тока источника питания и шунтированного цепью иэ источника опорного тока и дросселя, нагрузки, шунтированной вторым управляемым вентильным ключом, и датчика тока, а также блок управления (1J.

При использовании этого формирователя удается исктпочить влияние дросселя на процессе формирования переднего и заднего фронтов, формируемых импульсов, зафиксировать с достаточной точностью момент окончания импульса и эатпитить нагрузку, ограничив энергию, выделяемую в ней при коротких замыканиях.

Однако при возможных час тых коротких замыканиях в нагрузке за время импульса усложняются условия коммутацтпт тока на.-. грузки, что в конце концов может привести к неуспешной коммутации — "опрокидыванию, первого управляемого вентипьного ключа.

11епь изобретения — повышение надежности формирователя прямоугольных импульсов при частых коротких замыканиях в нагрузке за счет обеспечения условий успешной коммутации управляемого вентипьного ключа.

3 752 7

Поставленная цель достигается тем, что в формирователь прямоугольных импульсов, содержащий последовательно соединенные источник питания, сглаживающий дроссель и сглаживающий конденсатор, подключенную к обкладкам сглаживающего конденсатора последовательную цепь из первого управляемого вентипьного ключа, шунтированного узлом коммутации, включвющем конденсатор, неуправпяемый вентиль, вклю- щ ченный в запирающем направпении относительно тока источника питания и шунтированного цепью из источника опорного тока и дросселя, нагрузки, шунтированной втоpblM управляемым вентипьным ключом, и 15 датчика тока, а также блок управления, дополнительно введены блок временного снятия импульсов и датчик .напряжения конденсатора узла коммутации, причем выход датчика напряжения конденсатора 20 узла - коммутации соединен с одним из входов блока временного снятия импульсов, выход датчика тока соединен с другим входом блока временного снятия импульсов, а выход блока управления управляющего первым управляемым вентильным ключом, соединен с третьим входом блока временного снятия импульсов, выход же блока временного снятия импульсов соединен с управляющим электродом первого 50 управляемого вентильного ключа.

Кроме этого, блок временного снятия импульсов состоит из двух пороговых элементов, генератора прямоугольных импульсов, элемента ИЛИ-HE и ключевого З5 элемента, причем вход; первого порогового элемента соединен с выходом датчика тока, выход второго порогового элемента соединен со входом генератора прямо угольных импульсов, а его вход — c выхо 40 дом датчика напряжения конденсатора узла коммутации, выход генератора прямоугольных импульсов соединен со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющим входом ключевого 45 элемента, сигнальный вход ключевого эпе мента соединен с выходом блока управления, а выход ключевого элемента соединен с управляющим электродом первого управляемого вентипьного ключа. 50

Благодаря введению датчика напряжения, конденсатора узла коммутации и блока временного снятия импульсов оказывается возможным осуществить контроль за напряжением на конденсаторе узла коммутации и коммутируемым током, что позволяет ввести запрет на включение первого управляемого вентипьного ключа, если

62 4 указанные напряжения или ток достигают предельных значений с точки зрения обе печения успешной коммутации, На чертеже представлена схема формирователя прямоугольных импульсов. формирователь содержит источник 1 питания, сглаживающий дроссель 2, сглаживающий конденсатор 3, последовательно включенные первый управляемый вентильный ключ 4 с узлом 5 коммутации, содержащим конденсатор узна коммутации, неуправляемый вентиль 6, включенный в запирающем направлении относительно тока источника питания и шунтпрованный цепью из источника 7 опорного тока и дросселя 8, второго управляемого вентильного ключа 9, включенного параллельно нагрузке 10, блок 11 управления, датчик 12 тока, датчик напряжения на конденсаторе 13 и блок 14 временного снятия импульсовa

Блок 14 временного снятии импульсов, в свою очередь, содержит два пороговых элемента 15 и 16, один из которых соединенных с генератором 17 прямо - угольных импульсов, а другой — с элементом ИЛИ-НЕ 18 и ключевой элемент 19, вход которого соединен с выходом элемента ИЛ -HE 18, формирователь работает следующим образом.

Перед формированием прямоугольного импульса устанавливается необходимый уровень амплитуды импульса с помощью источника 1 питания, а в цепи источник

7 опорного тока, дроссель 8, неуправляемый вентиль 6" устанавливается ток, равный предельно допустимому току нагрузкиф

В момент времени = о блок 11 управления вырабатывает управляющий импульс, который через ключевой элемент 19 блока 14 временного снятия импульсов поступает нв первый управляемый вентильный ключ 4, если на управляющий вход ключевого элемента 19 не поступает сигнал, запрещающий его включение. На нагрузке 10 при этом формируется импульс напряжения, амплитуда которого равна напряжению источника 1 питания.

Через неуправляемый вентиль 6 проте- квет ток E<, равный разности тока источника 7 опорного тока То и тока нагрузки . B момент +. 4< про исходит короткое замыкание в нагрузке.

Ток нагрузки скачком возрастает до в

4> мента, сигнальный вход ключевого элемента соединен с выходом блока управления, а выход ключевого элемента соединен с управляющим электродом первого управляемого вентильного ключа.

5С Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 646431, кл. Н 03 К 3/53, 23.01.78.

5 752 личины I неуправляемый вентиль 6 закрывается. В этот момент с блока 11 управления поступает сигнал на узел 5 коммутации, второй управляемый вентильный ключ 9, шунтирующий нагрузку. Скорость дальнейшего нарастания тока будет ограничена, так как с этого момента времени ток будет протекать по цепи первый управляемый вентильный ключ 4, источник 7 опорного тока, дроссель 8, второй управляемый вентипьный ключ 9".

В этот же момент начинается процесс коммутации тока первого управляе>лого вентильного ключа 4. В момент завершения коммутации тока, ток в дроссепе 8 спадает до величины 1 о за время с4 определяемое диссипативными параметрами цепи "дроссель 8, неуправляемый вентиль 6, источник 7 опорного тока". .С другой стороны, в ряде вариантов реализации узла коммутации, использующих копебательный переэаряд коммутирующего конденсатора, после процесса коммутации напряжение на конденсаторе узла коммутации может оказаться ниже, чем до коммутации. В этом случае производят подзаряд конденсатора узла коммутации до прежнего напряжения, за время

Ч ас тые короткие замыкания в цепи нагрузки (время между короткими замыканиями 1 П< с или 1 < 3:,1 могут привести к тому, что величина коммутируемого тока окажется больше предельно допустимой или величина напряжения на конденсаторе узла коммутации окажется ниже предельно допустимой. Это может привести к неуспешной коммутации.

Чтобы исключить неуспешную коммутацию, сигнал с порогового элемента 15 пс ступает на вход элемента ИЛИ-HE 18, когда величина напряжения на конденсаторе узла коммутации меньше или равна предельно допустимому значению.

Сигнал с порогового элемента 16 поступает на вход генератора 17 прямо угольных импульсов, когда в момент короткого замыкания ток в дросселе 8, а следовательно, и в цепи датчика тока 12 достигает предельно допустимого максимального значения. В момент поступления сигнала с порогового элемента 16 генератор 17 прямоугольных импульсов формирует сигнал и подает его на второй . вход элемента ИЛИ-HF 18. Наличие сигнала на

762 б одном из входов элемента ИЛИ-Н1. 18 создает запрет HQ прохождение сигнала, управляющего первым управляемым вентильным ключом 4, через ключевой элемент 19, что предотвращает неуспешную ком гута цию, Формула изобретения

1. Формирователь прямоугольных импульсов по авт. св. Л 646431, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности формирователя прямоугольных импульсов, в него введены блок временного снятия импульсов и дат чик напряжения конденсатора узла коммутации, причем выход датчика напряжения конденсатора узла коммутапии соединен с одним из входов блока временного снятия импульсов, выход датчика тока соединен с другим входом блока временного снятия импульсов, а выход блока управления, управляющего первым управляемым вентильным ключом, соединен с третьим входом блока временного снятия импульсов, выход же блока временного снятия импульсов соединен с управляющим электродом первого управляемого вентипьного ключа.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что блок временного снятия импульсов состоит из двух порого-. вых элементов, генератора прямоугольных импульсов, элемента ИЛИ-НЕ и ключевого элемента, причем вход первого порогового элемента соединен с выходом датчика тока, выход второго порогового элемента соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, а его вход — с выходом датчика напряжения конденсатора узла коммутации, выход генератора прямоугольных импульсов соединен со вторым входом элемента ИЛИ-HE выход которого соединен с управляющим входом ключевого эле752 762

Составитель В. Чорба

Редактор С. Тимохина Техред А. Шепанская

Корректор Е. Папп

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 4763/18 Тираж 995 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

i13035, Москва, Ж-35, Раушскаа наб д. 4/5