Устройство для питания электромагнита

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (11) А 1 ДПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Д ид " с тляк8.8)етельство СССР Р 9/302, 1953, др. Инверторы Ф Электронная тех- М.; Советское ра с. 167-175. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(21) 4051170/24-07 (22) 08.04.86 (46) 07,05.88. Бюл (2) Ю.Кан и Б.Н.П (53) 621.318.3-5(0 (56) Авторское сви У 135914, кл, Н 03Соловьев Н.Н. и классе Р. - В кн,: ника в автоматике, дио, 1977, вып. 9,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА(57) Изобретение относится к технике импульсного питания электромагнита и может быть использовано в качестве устройства для сканирования пучка ускоренных заряженных частиц.Целью изобретения является повышениеточности регулирования напряжения на,нагрузке и повышение надежности уст 4 Н 01 Н 47/32 Н 01 Р 7/8 ройства. Напряжение, снимаемое с выпрямителя 1, фильтруется ЬС-фильтром2 и через мостовой транзисторный коммутатор на транзисторах 3 - 6 подается на обмотку 11 электромагнита, вцепи которой включен датчик 12 тока.Напряжение на обмотке контролируетсядатчиком напряжения. Управляющаячасть устройства включает в себя регулятор 14 напряжения, задающий генератор 15, двухтактный широтно-импульсной модулятор 17, два однопороговых 16 и 20 и один двухпороговый21 компараторы и логические элементыИ, ИЛИ, НЕ. В предлагаемом устройстве исключается появление нелинейныхискажений в выходном сигнале при индуктивном характере нагрузки в широком диапазоне частот, что дает возможность его применения в быстродействующих системах питания электромагнита. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к техникеимпульсного питания электромагнитаи может быть использовано в качестве устройства для сканирования пучкаускоренных заряженных частиц.Цель изобретения - повышение точности регулирования напряжения на нагрузке и повышение надежности устройства. 10На Фиг, 1 показана функциональнаясхема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип егоработы,Устройство содержит неуправляемый 15выпрямитель 1, подключенный через,С-фильтр 2 и мостовой коммутатор,состоящий из транзисторных ключей,3-6 и диодов 7-10, к обмотке 11 электромагнита с датчиками тока 12 и 20напряжения 13. Выход датчика 13 напряжения подключен к первому входурегулятора 14 напряжения, второйвход которого соединен с выходом задающего генератора 15, а выход г с 25входами однопорогового компаратора16 и двухтактного широтно-импульсного модулятора 17.,Входы логическихэлементов НЕ 18 и 19 подключены соответственно к выходам модулятора 3017. Выход датчика 12 тока подключенк входам однопорогового компаратора20 и двухпорогового компаратора 21.Прямой выход компаратора 21 подключен к первым входам элементов И22 и 23. Вторые входы элементов И 22и 23 подключены соответственно кпрямому и инверсному выходам комнаратора 20. Управляющие входы ключей3-6 связаны соответственно с выходами элементов ИЛИ 24-27, входы которых связаны с выходами элементов И28-37. Инверсный выход компаратора21 соединен с первыми входами элементов И 28, 31, 34 и 36. Выход элемента И 22 соединен с первыми входамиэлементов И 32, 35 и 3, а выход элемента И 23 - с первыми входами элементов И 29, 30 и 33, Первый выходмодулятора 17,соединен с вторыми входами элементов И 33 и 34, а второйвыход - с вторыми входами элементовИ 31 и 32. Прямой выход компаратора16 соединен с вторыми входами элементов И 28 и 30, а инверсный выходс вторыми входами элементов И 35 и5536. Выход элемента НЕ 18 соединен свторым входом элемента И 37, а выходэлемента НЕ 19 - с вторым входом эле мента И 29, Последовательно соединенные резистор 38 и транзисторный ключ39 подключены параллельно конденсатору Фильтра 2, Управляющий входключа 39 через регенеративный компаратор 40 связан с выходами делителейнапряжения 41 и 42,На фиг, 2 приняты обозначения:- ток в обмотке электромагнита;Бу - сигнал на выходе регулятора напряжения 14, ББ, Б - сигналы навыходах компараторов 16, 20 и 21;Пэ, П, Б, Ц - сигналы на управляющих входах ключей 3 - 6, Б- напряжение на нагрузке.Устройство работает следующим образом.На интервале й - С, где Б с 0;1О, вырабатывается сигнал на выходе 2 модулятора 17, Б, = 0; О, = Б., =1. При этом ключи 3 - 5 закрыты, ана вход ключа б через элементы НЕ18, И 37 и ИЛИ 27 поступает сигнал спервого выхода модулятора 17. Ток нагрузки замыкается в зависимости отсостояния ключа 6 либо через диод 7и ключ б, либо через диод 7, конденсатор фильтра 2 и диод 9. На данном интервале энергия электромагнитарекуперируется в конденсатор фильтра2 и напряжение на нем растет. Придостижении разности напряжений сделителей 41 и 42 порога срабатывания компаратора 40 включается ключ39 и конденсатор разряжается на резистор 38 до уменьшения напряженияна делителе 41 на ширину петли гистерезиса компаратора 40,При достижении тока нагрузки значения порога срабатывания компаратора 21 П становится равным О, а Б,остается равным 1 и через элементыИ 28 и ИЛИ 24 открывается ключ 3, ана вход ключа 5 через элементы И 34и ИЛИ 26 поступает сигнал с первоговыхода модулятора 17. При 1 ( 0 токнагрузки замыкается через диод 7 иоткрытый ключ 3, конденсатор фильтра2 и диод 9, либо через диод 9 и открытый ключ 5. При 10 ток замыкается либо через диод 10 и ключ 3,либо через ключ 5, выпрямитель сфильтром и ключ 3. При этом энергияпотребляется из сети, питающей выпрямитель, К моменту переключениякомпаратора 21 ц становится равным1, При этом ток 1 замыкается по темже цепям, но управление переходит наэлементы И 30 и 33 до момента с . В моментсигнал с регулятора 14 мегняет знак и Б становится равным О. При этом ключи 4 - 6 закрыты, а на вход ключа 3 поступает инвертированный сигнал с второго выхода модулятора 17 через элементы И 29 и ИЛИ 24, Ток нагрузки замыкается через диод 10 и ключ 3 либо через диод 10, конденсатор фильтра 2 и диод 8 с рекуперацией энергии электромагнита,Ва участке С, - С вновь вступает в работу компаратор 40, а следовательно, и ключ 39. Далее при уменьшении токаи при Б = 0 через элементы И 36 и ИЛИ 27 открывается ключ 6, а на вход ключа 4 поступает сигнал с второго выхода модулятора 17 через схемы И 31, ИЛИ 25. При0 ток замыкается через диод 1 О, ключ 6, конденсатор фильтра 2 и диод 8 либо через диод 8 и ключ 4, а при 1 4,0 - через ключ 4, выпрямитель фильтра 2 и ключ 6 либо через диод 7 и ключ 6. Далее процессы повторяются. Компаратор 21, элементы И 22 и 23 необходимы для исключения неопределенности знака тока нагрузки при малых его значениях и обеспечения работоспособности устройства.1 Таким образом, в предлагаемом устройстве исключается появление нелинейных искажений в выходном сигнале при,индуктивном характере нагрузки в широком диапазоне частот, что дает возможность его применения в быстродействующих системах питания электромагнита. Формула изобретения 1, Устройство для питания электромагнита, содержащее неуправляемый выпрямитель, выходы которого через ЬС-фильтр и транзисторный мостовой коммутатор, каждый из четырех транзисторных ключей которого зашунтирован встречно включенным диодом, соединены с выводами для подключения электромагнита, зашунтированными датчиком напряжения, выход которого подключен к первому входу регулятора напряжения, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход - с входами однопорогового кбмпаратора и двухтактного широтно- импульсного модулятора, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 5 1 О 15 20 25 30 Э 5 40 45 50 повышения точности регулирования напряжения на нагрузке, в него введенывторой однопороговый и двухпороговыйкомпараторы, датчик тока нагрузки,четыре элемента ИЛИ, двенадцать элементов И и два элемента ВЕ, причемвыход датчика тока нагрузки подключен к входам второго однопороговогои двухпорогового компараторов, прямой .и инверсный выходы однопороговогокомпаратора подключены соответственнок первым входам первого и второгоэлементов И, вторые входы которыхсоединены с прямым выходом двухпорогового компаратора, выходы третьего,четвертого и пятого элементов с управляющим входом первого транзисторного ключа транзисторного мостовогокоммутатора, выходы шестого и седьмого элементов И через второй элемент ИЛИ соединены с управляющим входом второго транзисторного ключатранзисторного мостового коммутатора,включенного согласно-последовательнос первым транзисторным ключом, выходы восьмого, девятого и десятого элементов И через третий элемент ИЛИсоединены с управляющим входом третьего транзисторного ключа транзисторного мостового коммутатора, выключенного встречно-последовательно с первым транзисторным ключом, выходыодиннадцатого и двенадцатого элементов И через четвертый элемент ИЛИсоединены с управляющим входом четвертого транзисторного ключа транзистор 1 ного мостового коммутатора, включенного согласно-последовательно стретьим ключом, инверсный выход двухпорогового комнаратора соединен спервыми входами третьего, шестого,девятого и двенадцатого элемента И,выход первого элемента И-с первымивходами седьмого, восьмого и десятого элементов И, выход второго элемента И - с входами четвертого, пятого и одиннадцатого элементов И,прямой выход первого компаратора соединен с вторыми входами третьего ипятого элементов И, его инверсный выход - с вторыми входами восьмого и девятого элементов И, первый выходширотно-импульсного модулятора соединен с вторыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И непосредственно,а с вторым входом десятого элемента И - через первый инвертор, второй выход широтно-импульсно1394268 етнико Рректор С Черни аз 2226/ е одписСССР комитета открыли кая наб. 4/5 н 1.чиграфнческое предприятие, г. Ужгород,ектная,эводсч вв го модулятора соединен с вторыми входами шестого и седьмого элементов И непосредственно, а с вторым входом четвертого элемента И - через5 второй инвертор. 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности,в него введе О ны пятый транзисторный ключ, резистор регенеративный компаратор и два Составитель А тор А,Козорез Техред М.Диды8 Тираж 746ВНИИИИ Государственнопо делам изобретени 3035, Москва, Ж, Ра гасителя напряжения, причем первыйделитель напряжения подключен параллельно выпрямителю, второй делительнапряжения и последовательно соединенные пятый транзисторный ключ ирезистор - параллельно выходу ЕС-фильтра, управляющий вход пятого транзисторного ключа соединен с выходомрегенеративного компаратора, входыкоторого подключены соответственно квыходам делителей напряжения.