Формирователь сигнала перехода напряжения через нуль

(51) 4 Н 03 К 5/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТВ ВИ Е ВТОРСКО(56) Патент СИА У 369302кл. Н 03 К 17/72, 1972.Патент С 111 А Р 3855482,кл. Н 03 К 17/72, 1974. нь. ПЕРЕХО 10 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(54) ФОРМИРОВАТЕЛЪ СИГНАЛА ДАНАПРЯЖЕНИЯ ЧЕРЕЗ НУЛЬ(57) Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам электронной коммутации припересечении нулевого уровня, и предназначено для управления силовымиэлектронными ключами, например тиристорами, симметричными триодными тиристорами, в устройствах электропривода, электронагрева и других областях регулирования мощности переменного тока. Целью изобретения является исключение помех при работе формирователя, упрощение реализацииего в интегральном исполнении и умешение числа источников постоянноготока, необходимых для его работы.Формирователь содержит токоограничивающие элементы 1-4, диоды 5 и 6, инвертор 7, ключевой транзистор 8, шины 9 и 10 управляющего и входногосигналов, выходную пину 11, шины 12и 13 источника постоянного тока.При достижении входным напряжениеминвертора 7 определенного значенияинвертор открывается, а транзистор 8закрывается. Это состояние поддерживается в течение всего периода действия управляющего сигнала на шине9, т.к. нулевое, а тем более положительное, его значение увеличиваетвходной ток инвертора 7 и степеньего открывания, 2 з,п, Ь-лы, 1 ил.Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам электронной коммутации при пересечении нулевого уровня, и предназначено для управления силовыми электронными ключами, например тиристорами, симметричными триодными тиристорами, н устройствах электропривода,электронагрева и других областях регулирования мощности переменного тока.Целью изобретения является исключение помех при работе формирователя, упрощение реализации его в интегральном исполнении и уменьшениечисла источников постоянного тока,необходимых для его работы,На чертеже представлена схемапредлагаемого формирователя, 20 Формирователь содержит первый 1,второй 2, третий 3 и четвертый 4 токоограничинающие элементы, первый 5и второй 6 диоды, инвертор 7, ключевой транзистор 8, шины 9 и 10 управляющего и входного сигналов, выходную шину 11, первую 12 и вторую 13шины источника постоянного тока, приэтом первый вход инвертора 7 подключен к первой шине 12 источника постоянного тока, информационный входинвертора 7 соединен с первым выводом первого токоограничивающего элемента 1 и через второй токоограничивающий элемент 2 - с шиной 9 управляющего сигнала, выход инвертора 7соединен с базой ключевого транзистора 8, второй вывод первого токоограничивающего элемента 1 соединен с 40шиной 10 входного сигнала, второйвход иннертора 7 через второй диод 6соединен с второй шиной 13 источника постоянного тока и через токоограничивающий элемент 4 - с шиной 1 О,м 45причем диоды подключены к шине 13разноименными электродами.формирователь имеет два режима ра.боты,Первый режим характеризуется постоянно закрытым состоянием ключевого транзистора 8 при любой полярности и амплитуде входного сигнала нашике 1 О. Второй режим работы формирователя характеризуется периодическим открыванием ключевого транзистора 8 и подачей тока н нагрузку формирователя н моменты времени, соответствующие приближению амплитуды пульсирующего или знакопеременного входного сигнала на шине 10 к нулевому уровню.Для приведенного на чертеже варианта формирователя, в котором использованы транзисторы и - р - п-типа, шина 12 питания и управляющий сигнал на шине 9 имеют положительный потенциал относительно шины 13. Если использовать в формирователе транзисторы р-п-р-типа, шина 12 и сигнал на шине 9 должны иметь отрицательную полярность относительно шины 13, а полярность включения диодов меняется на противоположную (относительно приведенной на чертеже).Рассмотрим первый режим работы.При подаче на шину 9 управляющего сигнала, потенциал которого достаточен для обеспечения входного тока иннертора 7, поддержинающего его во включенном состоянии, на выходе ийвертора 7 формируется выходной сигнал низкого уровня. Он закрывает клю. ,чевой транзистор 8 и прекращает протекание тока от шины 12 источника постоянного тока на выходную шину 11, Величина потенциала управляюще. го сигнала, необходимого для обеспечения этого режима работы, зависит от соотношения сопротивлений первого, второго и третьего токоограничи" вающих элементов, амплитуды входного сигнала и входной характеристики инвертора. Формирователь работает во втором режиме, если на шине 9 управляющий сигнал имеет нулевой потенциал относительно шины 13 либо потенциал, недостаточный для обеспечения включенного состояния инвертора. При приближении потенциала знакопеременного или пульсирующего сигналов любой формы на шине 10 к нулевому уровню входной ток инвертора и ток через инвертор уменьшаются, потенциал на выходе иннертора увеличивается, открывая ключевой транзистор 8, Через него потечет ток в нагрузку формирователя и, если его нагрузкой является управляющий полупроводниковый вентиль, произойдет его включение в самом начале периода питающего напряжения. При этом не произойдет скачкообразное изменение тока в нагрузке вентиля, сопровождающегося электронной помехой.55 При дальнейшем нарастании амплитуды входного сигнала на шине 10 (при использовании Формирователя в устройствах, работающих в сетях переменного тока, в качестве источника входного сигнала может использоваться напряжение сети) происходит увеличение входного тока инвертора, его открывание, снижение потенциала на выходе инвертора и закрывание ключевого транзистора 8Рассмотрим два возможных режима изменения входного сигнала: увеличение потенциала шины 10 относительно 15 шины 13 и уменьшение этого потенциа.па.Если потенциал шины 10 увеличивается, то увеличивается ток через элементы 1 и 3 и, следовательно, паде ние напряжения на элементе 3. Через диод 6 и элемент 4, если он содержит только резистор, протекает ток с шины 10 на нину 13. Падение напряжения на смещенном в прямом направ ленни диоде 6 при увеличении тока через него увеличивается незначительно. Поэтому увеличение падения напряжения на элементе 3 увеличивает разность потенциалов на входе инвер- ЗО тора 7, открывая его и закрывая транзистор 8. Если токоограничивающий элемент 4 для уменьшения потребляемой мощности выполнен в виде последовательно соединенных резистора и ди- З35 ода, включенного встречно относительно диода б, то при положительном потенциале шины 10 ток через элемент 4 не протекает, падение напряжения на диоде 6 меньше и открывание ин вертора начинается при несколько меньшем потенциале шины 10. Включенное состояние инвертора 7 и закрытое состояние транзистора 8 поддерживаются в течение всего периода 45 действия положительного потенциала на шине 10 и не зависят от уровня управляющего сигнала на шине 9, пос кольку как при нулевом, так и при положительном его значении инвертор 50 открыт приложенной к его информационному входу разностью потенциалов на элементе 3 и диоде 6..Если потенциал шины 10 уменьшает ся после пересечения нулевого уровня, ток, протекающий.через токоогра ничивающий элемент 1, понижает потенциал инФормационного входа кивер" тора до уровня, минимум которого оп. ределяется падением напряжения на прямосмещенном диоде 5, Вторая точка цепи питания инвертора 7, которая подключена к общей точке диода 6 и токоограничивающего элемента 4, смещается в область отрицательного потенциала, так как диод 6 смещается в обратном направлении, и ток инвертора течет через элемент 4 на шину 10. Разность потенциалов между этой точкой инвертора и его информационным входом является входным напряжением инвертора, и при достижениигим ойределенного значения инвертор 7 открывается, а транзистор 8 закрывается. Это состояние поддерживается в течение всего периода действия отрицательного потенциала на шине 10 независимо от действия управляющего сигнала на шине 9, так как нулевое, а тем более положительное его значения увеличивают входной ток инвертора и степень его открывания.Формула изобретения1. Формирователь сигнала перехода напряжения через нуль, содержащий инвертор, ключевой транзистор, первый и второй токоограничивающие элементы, первый и второй диоды, шину управляющего и нину входного сигналов, первую и вторую нину источника постоянного тока, причем первый вход инвертора подключен к первой нине источника постоянного тока, инфор" мационный вход инвертора соединен с первым выводом первого токоограничивающего элемента и через второй токоограничивающий элемент с шиной управляющего сигнала, выход инвертора соединен с базой ключевого транзистора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью исключения помех при работе Формирователя и упрощения, в него дополнительно введены третий и четвертый токоограничивающие элемен. ты, при этом второй вывод первого токоограничивающего элемента соединен с шиной входного сигнала, информационный вход инвертора через параллельно соединенные первый диод и третий токоограничивающий элемент подключен к второй шине источника постоянного тока, второй вход инвертора через второй диод соединен с второй шиной источника постоянного тока и через четвертый токоограничивающий1367142 Составитель С.СоснинТехред М.Ходанич Корректор С.Шекмар Редактор ,Швыдкая Заказ 6851/54 Тираж 928 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграФнческое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4. элемент - с шиной входного сигнала,причем диоды подключены к второй шине источника постоянного тока разноименными электродами, и второй диодимеет низкий импеданс для тока инвертора относительно этой шины, ключевой транзистор включен между выходной шиной и одной из шин постоянноготока. 2. Формирователь по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью минимизации числа элементов конструкции, в качестве токоограничнвающего элемента использован резистор.3. Формирователь по п.1, о т л ич а ю щ и й с яуменьшения потребляемой мощности,токоограничивающнй элемент содержитпоследовательно соединенные резистори диод, причем диоды первого, второ го и третьего токоограничивающих элементов включены встречно относительно первого диода, а диод четвертоготокоограничивающего элемента включенвстречно относительно второго диода.