Формирователь сигнала перехода напряжения через нуль

 

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 , в устройствах электропривода , электронагрева и других областях регулирования мощности перемен- 10 ного тока. Целыо изобретения является исключение помех при работе формирователя , упрощение реализации его в интегральном исполнении и уменьшение числа источников постоянного тока, 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 входного сигналов, выходную шину 11, иины 12 и 13 источника постоянного тока. При достижении входным напряжением инвертора 7 определенного значения инвертор открывается, а транзистор 8 закрывается. Это состояние поддерживается в течение всего периода действия управляющего сигнала на шине 9, т.к. нулевое, а тем более положительное , его значение увеличивает входной ток инвертора 7 и степень его открывания. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. 12 -0 СО 4 Ю в //

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (11) (si) 4 Н 03 К 5/153

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

/О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4032807/24-21 (22) 14.03.86 (46) 15.01.88. Бюл. 1(- 2 (75) В.Д.Бочко и С.Г.Мерхалев (53) 621.374.33(088.8) (56) Патент СИА Р 3693027, кл. Н 03 К 17/7?, 1972.

Патент СИА 1) 3855482, кл. Н 03 К 17/72, 1974.

1 (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ СИГНАЛА ПЕРЕХОДА

НАПРЯЖЕНИЯ ЧЕРЕЗ НУЛЬ (57) 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, в устройствах электропривода, электронагрева и других областях регулирования мощности переменного тока. Целью изобретения является исключение помех при работе формирователя, упрощение реализ ации его в интегральном исполнении и уменьшение числа источников постоянного тока, 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 входного сигналов, выходную пину 11, шины 12 и 13 источника постоянного тока.

При достижении входным напряжением инвертора 7 определенного значения инвертор открывается, а транзистор 8 закрывается. Это состояние поддерживается в течение всего периода действия управляющего сигнала на шине

9, т.к. нулевое, а тем более положительное, его значение увеличивает входной ток инвертора 7 и степень

его открывания. 2 з.п. ф-лы, I ил.

1367142

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 уменьшение числа источников постоянного тока, необходимых для его работы.

На чертеже представлена схема предлагаемого формирователя, 20

Формирователь содержит первый 1, второй ?, третий 3 и четвертый 4 тоI коограничинающие элементы, первый 5 и второй 6 диоды, инвертор 7, ключевой транзистор 8, шины 9 и 10 управляющего и входного сигналов, выходную шину 11, первую 12 и вторую 13 шины источника постоянного тока, при этом первый вход инвертора 7 подклю- 30 чен к первой шине 12 источника постоянного тока, информационный вход инвертора 7 соединен с первым выводом первого токоограничивающего элемента 1 и через второй токоограничивающий элемент 2 — с шиной 9 управляющего сигнала, выход инвертора 7 соединен с базой ключевого транзистора 8, второй вывод первого токоограничивающего элемента 1 соединен с 40 шиной 10 входного сигнала, второй вход иннертора 7 через второй диод 6 соединен с второй шиной 13 источника постоянного тока и через токоограничивающий элемент 4 — с шиной 10,м 45 причем диоды подключены к шине 13 разноименными электродами.

Формирователь имеет два режима ра. боты.

Первый режим характеризуется пос- яр тоянно закрытым состоянием ключевого транзистора 8 при любой полярности и амплитуде входного сигнала на шике 1О. 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 нходного сигнала на шине 10 к нулевому уровню.

Для приведенного на чертеже варианта формирователя, в котором использованы транзисторы п — 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 управляющего 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.

1367142

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 8 °

Рассмотрим 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- Zp 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 направлении 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 последоI вательно соединенных резистора и ди- 35 ода, включенного встречно относительно диода 6, то при положительном потенциале шины 10 ток через элемент

4 не протекает, падение напряжения на диоде 6 меньше и открывание ин- 4р 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 5р открыт приложенной к его информационному входу разностью потенциалов на элементе 3 и диоде 6. .Если потенциал шины 1О уменьшает ся -после пересечения нулевого уровня, ток, протекающий.через токоогра ничивающий элемент 1, понижает потенциал информационного входа кивер тора до уровня, минимум которого определяется 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 достижении им 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 изобретения

1. 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, информационный 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, отличающийся тем, что, с целью исключения помех при работе формирователя и упрощения, в него дополнительно введены третий и четвертый токоограничивающие элементы, 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 токоограничивающий

1367142

Составитель С.Соснин

Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Редактор H.Øâûäêàÿ

Заказ 6851/54 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4. элемент - с шиной входного сигнала, причем диоды подключены к второй шине источника постоянного тока разноименными электродами, и второй диод имеет низкий импеданс для тока инвертора относительно этой шины, ключевой транзистор включен между выходной шиной и одной из шин постоянного тока.

Формирователь по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью минимизации числа элементов конструкции, в качестве токоограничнвающего элемента использован резистор.

3. Формирователь по п.l, о т л иB lO щ H и C R TPM уменьшения потребляемой мощности, токоограничивающнй элемент содержит последовательно соединенные резистор и диод, причем диоды первого, второ1р го и третьего токоограничивающих элементов включены встречно относительно первого диода, а диод четвертого токоограничивающего элемента включен встречно относительно второго диода.