Принцип действия и схемы блокинг-генераторов.
Общие сведения. Блокинг-генераторы — это однокаскадные усилители с трансформаторной положительной обратной связью. Они используются для генерирования мощных импульсов почти прямоугольной формы с большой скважностью. Обратная связь в схеме осуществляется с помощью импульсного трансформатора. Существует два вида блокинг-генераторов: ждущие и самовозбуждающиеся (рис. 1). Обратная связь осуществляется обмоткой Wб, включенной в цепь базы транзистора. В эту же цепь включены формирующий конденсатор Сб и резистор смещения Rб. Нагрузка Кн подключена последовательно с сопротивлением Rк, либо к обмотке Wн, как показано на рис. 1, а. В последнем случае сопротивление Rк можно не подключать.
Работа блокинг-генератора в самовозбуждающемся режиме. При подключении блокинг-генератора к источнику питания в цепи транзистора появится ток jк. В обмотке Wб наводится э.д.с., которая передается на базу транзистора и понижает ее потенциал (рис. 1, д). Это приводит к росту тока базы (рис. 1, е) и к дальнейшему росту тока коллектора. Транзистор открывается полностью и переходит в режим насыщения.
В интервале t1 — t2 происходит формирование переднего фронта импульса tф. В интервале t2 — t3 происходит рассасывание неосновных носителей в транзисторе, накопленных в базе, которое обусловливает процесс заряда конденсатора С током базы. Длительность процесса заряда конденсатора определяет длительность вершины импульса. В интервале t2 — t4 происходит полный заряд конденсатора и к базе транзистора подводится положительное напряжение, которое и выводит транзистор из режима насыщения. При этом начинает спадать ток базы, вызывая уменьшение тока коллектора. Уменьшение тока jk приводит к возникновению э.д.с. в обмотке Wб положительной полярности, которая еще больше способствует запиранию транзистора. К моменту t4 ток jk достигает нуля, транзистор закры-
вается полностью, а потенциал на коллекторе достигает напряжения источника — Ек. На этом процесс формирования заднего фронта импульса заканчивается.
После полного запирания транзистора в интервале t4 — t5 начинается разряд конденсатора через резистор Rб и обмотку Wб . По мере разряда конденсатора напряжение на базе транзистора снижается и к моменту t5 , достигает такого значения, при котором транзистор отпирается. При этом происходит повторение лавинообразного роста тока в цепях базы и коллектора. Длительность выходных импульсов tu зависит от скорости заряда конденсатора Сб , которая определяется постоянной времени 3 =RбэСб . Период повторения импульсов Т определяется временем разряда конденсатора С через резистор Rб, при запертом транзисторе, т. е. постоянной времени разряда p=PбCб . Длительность импульсов регулируют изменением емкости конденсатора.
Работа блокинг-генератора в ждущем режиме. Блокинг-генератор в ждущем режиме используется для формирования выходного сигнала в том случае, когда на вход подается запускающий сигнал. При отсутствии запускающих импульсов схема блокинг-генератора находится в исходном состоянии и выходных импульсов не генерирует. В качестве блокинг-генератора, работающего в ждущем режиме, можно использовать ранее рассмотренный, дополнив его источником смещения Есм, подключив к резистору Rб. Но так как в схеме ждущего блокинг-генератора не требуется определять длительность паузы между импульсами, а необходима только длительность импульса, то конденсатор С и резистор Rб в схеме не нужны. До поступления входного сигнала на обмотку Wвх (рис. 2) транзистор заперт напряжением смещения, которое подается на базу транзистора. При подаче входного импульса Uвх на обмотку импульсного трансформатора в остальных обмотках наводится э. д. с., которая способствует открытию транзистора, а следовательно, и появлению выходного импульса. После прекращения подачи входного импульса происходит перемагничивание сердечника трансформатора и уменьшение тока базы. Когда ток базы станет равным нулю, транзистор закроется и схема примет исходное положение до подачи следующего импульса.
Выходные устройства управления выпрямительно-инверторными преобразователями (ВИП).
Одним из важнейших условий нормальной работы тиристоров в выпрямительном блоке является подача на его управляющий электрод импульсов, строго определенных по току и напряжению, а также по крутизне нарастания тока, равной 0,2 —1,0 А/мкс. Длительность управляющего импульса должна быть такой, чтобы за время его действия анодный ток тиристора достиг значений тока удержания. Недостаточная длительность импульса может привести к тому, что нормальная работа тиристорного преобразователя окажется невозможной. Форма управляющего импульса должна иметькрутой фронт и длительность импульса 700—1200 мкс (рис. 1).
Для выполнения нужных требований получается достаточно сложная схема, которая бы обеспечила нормальную работу параллельно и последовательно включенных тиристоров. Структурная схема блока формирования управляющих импульсов, применяемая на локомотивах переменного тока, представлена на рис. 2. Формирователь импульсов ФИ состоит из блоков предварительного усиления выходных усилителей ВК.1 — ВК,3 и импульсных трансформаторов ИТ1 — ИТЗ.
Блок предварительного усилителя выполняет одновременно функции множителя импульсов и питается напряжением 55 В от зажимов 1 и 2 (рис. 3). На вход усилителя поступают импульсы управления в соответствии с алгоритмом управления и, проходя через цепи помехоподавления, подаются на базу транзистора V14. Транзистор открывается и ток от плюса источника питания по проводу 7, через первичную обмотку HI — К.1 межкаскадного трансформатора, коллектор и эмиттер транзистора V14, диоды V7 — V9 проходит на «—» источника питания. При этом во всех пяти вторичных обмотках трансформатора образуются усиленные импульсы, длительность которых определяется временем насыщения сердечника трансформатора. Сигналы с обмоток Н4—К4, Н5—К.5 и Н6 — Кб поступают на входы выходных усилителей для дальнейшего усиления, а импульс с обмотки НЗ — КЗ образует положительную обратную связь, подавая сигнал на базу транзистора. Сигнал обмотки Н2 — К2 поступает на вход через резистор R9, стабилитрон V12, диод V5 на управляющий электрод тиристора V15, открывая его. При этом транзистор V14 закрывается и происходит отсечка управляющего импульса, укорачивая его. Это особенно необходимо в режиме инвертирования, чтобы предотвратить срыв работы преобразователя при слишком длительном импульсе управления.
Блок выходных усилителей (рис. 4) выполняет функцию конечного усилителя. Рассмотрим работу одного из трех выходных усилителей ВК1 — ВКЗ (см. рис. 2). Сигнал, поступающий со вторичной обмотки усилительного трансформатора (например, с обмотки Н6 — К6, (см. рис. 3). по проводу 48, проходит через ограничивающие резисторы R2 и R3 (см. рис. 4), подается на базы транзисторов V8, V9, открывая их. Перед этим происходит заряд конденсатора С1 от источника постоянного тока по цепи: зажим 49, резистор R1, конденсатор С1, диод V8 и «—» источника. После открытия транзисторов V8, V9 происходит разряд конденсатора С/ на первичную обмотку трансформатора ИТ2 (рис. 5, а) по цепи: диод V2 (см. рис. 4), транзисторы V8, V9, диоды V5, V6, зажим 12, обмотка К.1 — HI (см. рис. 5, а) и конденсатор (см. рис. 4). С1. При этом на вторичной обмотке ИТ2 образуется короткий импульс с крутым передним фронтом (рис. 5, г). Одновременно с образованием короткого импульса происходит формирование более длинного импульса, но менее крутого (рис. 5, в) по цепи:
зажимы 49, 9 (см. рис. 4), обмотка H1 — К.1 трансформатора ИТ1 , транзисторы V8, V9 (см. рис. 5а), диоды V5, V6, зажим 2.
Во вторичных обмотках трансформаторов ИТ1 и ИТ2 после разряда конденсаторов С1 и С2 ), происходит сложение двух импульсов (широкого и узкого), вследствие чего на выходе образуется импульс необходимой формы и параметров (рис. 5 д) . Этот импульс поступает на управляющий электрод силового тиристора или группы тиристоров.
Список использованной литературы.
1. Бервинов В.И. Электроника, микроэлектроника и автоматика на
железнодорожном транспорте. Москва. Транспорт, 1987.
2. Зорохович А.Е., Крылов С.С. Основы электроники для локомотивных
бригад.Москва. Транспорт, 1983.
3. Розанов В.К. Основы силовой преобразовательной техники.
Москва. Энергия. 1979
4. Криштафович А.К. Трифонюк В.В. Основы промышленной электроники.
Москва. Высшая школа. 1985.
Страницы: 1, 2
