Формирователь прямоугольных импульсов

О П И С А Н И Е 11752762ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическикРеспублик(23) Прнори гет по делам изобретений н аткрытий.431(088.8) Дата опубликования описания 02.08.80 Ю, Р. Каспари, В. Н, Степьмаков В. В. Топепьберги Э. 3. Шенкман(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ т 5 Изобретениеотносится 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.646431О 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 такжеблок управления 11.При использовании этого формирователяудается исктпочить влияние дросселя напроцессе формирования переднего и заднегофронтов, формируемых импульсов, зафиксировать с достаточной точностью моментокончания импульса и защитить нагрузку,ограничив энергию, выделяемую в ней прикоротких замыканиях,Однако при возможных час тых короткихзамыканиях в нагрузке за время импульса усложняются условия коммутации тока на-.грузки, что в конце концов может привестик неуспешной коммутации - "опрокидыванию", первого управляемого вентипьногоключа. цепь изобретения - повышение надежности формирователя прямоугольных импульсов при частых коротких замыканиях в нагрузке за счет обеспечения условий успешной коммутации управляемого вентипьного ключа.62 4указанные напряжения или ток достигают предельных значений с точки зрения обе- печения успешной коммутации,На чертеже представлена схема формирователя прямоугольных импульсов.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 вентильного ключа, если формирователь содержит источник 1питания, сглаживающий дроссель 2, сглаживающий конденсатор 3, последовательновключенные первый управляемый вентильный ключ 4 с узлом 5 коммутации, содержащим конденсатор узла коммутации,неуправляемый вентиль 6, включенный взапирающем направлении относительно тока источника питания и шунтированныйцепью из источника 7 опорного тока идросселя 8, второго управляемого вентильного ключа 9, включенного параллельно нагрузке 10, блок 11 управления,датчик 12 тока, датчик напряжения наконденсаторе 13 и блок 14 временногоснятия импульсоваБлок 14 временного снятии импульсов,в свою очередь, содержит два пороговыхэлемента 15 и 16, один из которыхсоединенных с генератором 17 прямоугольных импульсов, а другой - с элементом ИЛИ-НЕ 18 и ключевой элемент 19,вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 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 нагрузкифВ момент времени= о блок 11 управления вырабатывает управляющий импульс, который через ключевой элемент 19 блока 14 временного снятия импульсов поступает на 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- кает ток 1, равный разности тока источника 7 опорного тока То и тока нагрузки Т . В момент Ь = 1 про: исходит короткое замыкание в нагрузке. Ток нагрузки скачком возрастает до вето т 5 20 25 30 35 40 45 мента, сигнальный вход ключевого элемента соединен с выходом блока управления,а выход ключевого элемента соединен суправляющим электродом первого управляемого вентильного ключа.5 С Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМо 646431, кл, Н 03 К 3/53,23,01.78,5 752личины 1, неуправляемый вентиль 6закрывается. В этот момент с блока 11управления поступает сигнал ца узел 5коммутации, второй управляемый вентильный ключ 9, шунтирующий нагрузку, Скорость дальнейшего нарастания тока будетограничена, так как с этого момента времени ток будет протекать по цепи "первый управляемый вецтильный ключ 4,источник 7 опорного тока, дроссель 8,второй управляемый вентипьный ключ 9".В этот же момент начинается процесскоммутации тока первого управляетлоговентильного ключа 4. В момент завершения коммутации тока, ток в дроссепе 8спадает до величины 1 о за время с.определяемое диссипативными параметрами цепи "дроссель 8, неуправляемый вентиль 6, источник 7 опорного тока"..С другой стороны, в ряде вариантовреализации узла коммутации, использующих копебательный перезаряд коммутирующего конденсатора, после процесса коммутацтти напряжение на конденсаторе узлакоммутации может оказаться ниже, чемдо коммутации. В этом случае производятподзаряд конденсатора узла коммутации допрежнего напряжения, за время т:Ч ас тые короткие замыкания в цепинагрузки (время между короткими замыканиями 1 Пс или с(3:,1 могут привести к тому, что величина коммутируемоготока окажется больше предельно допустимой или величина напряжения на конденсаторе узда коммутации окажется ниже предельно допустимой. Это может привестик неуспешной коммутации.Чтобы исключить неуспешную коммутацию, сигнал с порогового элемента 15 псступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 18,когда величина напряжения на конденсаторе узла коммутации меньше или равнапредельно допустимому значению,Сигнал с порогового элемента 16 поступает на вход генератора 1 7 прямоугольных импульсов, когда в моменткороткого замыкания ток в дросселе 8, аследовательно, и в цепи датчика тока 12достигает предельно допустимого максимального значения. В момент поступлениясигнала с порогового элемента 16 генератор 17 прямоугольных импульсов формирует сигнал и подает его на второй . входэлемента ИЛИ-НЕ 18. Наличие сигнала на 762 бодном из входов элемента ИЛ 1 т-НЕ 18 создает запрет на прохождение сттгттапа управляющего первым управляемым вецтильным ключом 4, через ключевой элемент 19, что предотвращает цеуспец ную комму та цию,формула изобретения 1. формирователь прямоугольных импульсов по авт. св. Ло 646431, о т - л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения надежности формирователя прямоугольных импульсов, в него введены блок временного снятия импульсов и дат чик напряжения конденсатора узла коммутацитт, причем выход датчика напряжения конденсатора узла коммутации соединен с одним из входов бттока временного снятия импульсов, выход датчика тока соединен с другим входом блока временного снятия импульсов, а выход блока управления, управляющего первым управляемым вентттдьцым ключом, соединен с третьим входом блока временного снятия импульсов, выход же блока временного снятия импульсов соединен с управляютпим электродом первого управляемого вентипьцого 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 ключевою элемента, причем вход первого порогового элемента соедтптец с выходом датчика тока, выход второго порогового элемента соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, а его вход - с выходом датчика напряжетття конденсатора узла коммутации, выход генератора прямоугольньтх импульсов соединен со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющим входом ключевого эле752 762 Составитель В. ЧорбаРедактор С. Тимохина Техред А. Шепанская Ко р Е. Папп Закаэ 4763/18 ПодписноеЦНИИПИ Г СССРпо дел и ий1 13035, аа наб., д. 4( ПП фПатентф, г, Ужгород, ул, Прое Фил Тираж 995 осударственного ам иэобретенийМосква, ЖкомитетаоткрытРаушск