RU59909U1 - AC GENERATOR IN Inductance Coil - Google Patents
AC GENERATOR IN Inductance Coil Download PDFInfo
- Publication number
- RU59909U1 RU59909U1 RU2006124212/22U RU2006124212U RU59909U1 RU 59909 U1 RU59909 U1 RU 59909U1 RU 2006124212/22 U RU2006124212/22 U RU 2006124212/22U RU 2006124212 U RU2006124212 U RU 2006124212U RU 59909 U1 RU59909 U1 RU 59909U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power transistors
- circuit
- transistor
- power
- inverter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к преобразовательной технике и может быть использована для получения радиочастотного магнитного поля в катушках индуктивности устройств для переворота спина поляризованных нейтронов при физических исследованиях, где используются нейтронные пучки. Генератор переменного тока содержит схему включения-выключения генерации, два силовых транзистора, трансформатор тока положительной обратной связи и последовательный колебательный контур, состоящий из конденсатора и индуктивности нагрузки и обеспечивающий необходимую резонансную частоту, причем первичная обмотка трансформатора тока положительной обратной связи соединена последовательно с колебательным контуром. Новым в заявляемой полезной модели является то, что силовые транзисторы имеет разные типы проводимости NPN и PNP, базы силовых транзисторов соединены между собой. Эмиттеры силовых транзисторов соединены между собой, коллектор силового транзистора NPN соединен с плюсом внешнего источника питания и катодом первого диода. Анод первого диода соединен с базами силовых транзисторов, а коллектор транзистора PNP соединен с минусом внешнего источника питания и анодом второго диода, а катод второго диода соединен с базами силовых транзисторов. Вторичная обмотка трансформатора тока подсоединена одним выводом к базам силовых транзисторов, а вторым выводом к эмиттерам силовых транзисторов. Схема включения-выключения генерации содержит ключевой транзистор, первый и второй инверторы и дифференцирующую цепь. Коллектор ключевого транзистора соединен с базами силовых транзисторов и выходом второго инвертора, эмиттер ключевого транзистора соединен с минусом внешнего источника питания, база ключевого транзистора соединена с выходом первого инвертора, а вход второго инвертора соединен через дифференциальную цепь с выходом первого инвертора, вход которого соединен с внешним источником сигнала включения-выключения.The utility model relates to a conversion technique and can be used to obtain a radio frequency magnetic field in the inductance coils of devices for flipping the spin of polarized neutrons in physical research using neutron beams. The alternating current generator includes a generation on-off circuit, two power transistors, a positive feedback current transformer and a series oscillatory circuit consisting of a capacitor and a load inductance and providing the necessary resonant frequency, the primary winding of the positive feedback current transformer being connected in series with the oscillating circuit. New in the claimed utility model is that power transistors have different types of conductivity NPN and PNP, the base of power transistors are interconnected. The emitters of the power transistors are interconnected, the collector of the power transistor NPN is connected to the plus of the external power source and the cathode of the first diode. The anode of the first diode is connected to the bases of the power transistors, and the collector of the transistor PNP is connected to the minus of the external power source and the anode of the second diode, and the cathode of the second diode is connected to the bases of the power transistors. The secondary winding of the current transformer is connected by one output to the bases of power transistors, and the second output to the emitters of power transistors. The generation on / off circuit includes a key transistor, first and second inverters, and a differentiating circuit. The collector of the key transistor is connected to the bases of the power transistors and the output of the second inverter, the emitter of the key transistor is connected to the minus of the external power source, the base of the key transistor is connected to the output of the first inverter, and the input of the second inverter is connected through the differential circuit to the output of the first inverter, the input of which is connected to the external on-off signal source.
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, в основном, для получения радиочастотного магнитного поля в катушках индуктивности устройств переворота спина поляризованных нейтронов при физических исследованиях, где используются нейтронные пучки.The invention relates to a conversion technique and can be used mainly to obtain a radio frequency magnetic field in the inductors of polarized neutron spin flip devices in physical studies using neutron beams.
Источником нейтронных пучков являются ядерные реакторы, каждый час работы которых стоит весьма дорого. Поэтому все устройства, расположенные вдоль пролета пучка нейтронов, должны обладать очень высокой надежностью работы.The source of neutron beams are nuclear reactors, each hour of which is very expensive. Therefore, all devices located along the span of a neutron beam must have very high reliability.
Генераторы переменного тока для устройств радиочастотного переворота спина поляризованных нейтронов должны обеспечивать амплитудное значение тока в катушках до 10 Ампер на частоте 50-250 килогерц (при этом напряжение на выводах катушек достигает нескольких киловольт). По условиям физических исследований необходимо иметь возможность периодически включать и выключать генератор. Переворот спина происходит при включении генератора. Как правило, требуемая периодичность включения генератора лежит в пределах от десятков секунд до единиц минут.Alternators for radiofrequency spin reversal of polarized neutrons must provide an amplitude value of the current in the coils of up to 10 Amps at a frequency of 50-250 kilohertz (the voltage at the terminals of the coils reaches several kilovolts). According to the conditions of physical research, it is necessary to be able to periodically turn the generator on and off. The spin flip occurs when the generator is turned on. As a rule, the required frequency of turning on the generator ranges from tens of seconds to units of minutes.
Известны устройства (например [1]: Препринт ФТИ-398), обеспечивающие переменные поля в катушках индуктивности устройств радиочастотного переворота спина поляризованных нейтронов, представляющие собой усилитель, выполненный на мощных электровакуумных лампах, приводимый в действие внешним генератором. Необходимость использования ламп в этих устройствах вызвана тем, что для получения необходимых магнитных полей в катушке требуется ток до 10 А и напряжение на катушке при этом может достигать нескольких киловольт. Включение и выключение тока в катушках осуществляется путем включения и выключения внешнего генератора. Источник питания устройства [1] должен иметь выходное напряжение порядка 1000 вольт. Это очень громоздкая, дорогая и ненадежная в работе установка.Known devices (for example [1]: Preprint FTI-398), providing alternating fields in the inductance coils of devices of radio-frequency flip spin of polarized neutrons, which are an amplifier made on high-power electric vacuum tubes, driven by an external generator. The need to use lamps in these devices is due to the fact that to obtain the necessary magnetic fields in the coil, a current of up to 10 A is required and the voltage on the coil can reach several kilovolts. Turning on and off the current in the coils is carried out by turning on and off the external generator. The power source of the device [1] must have an output voltage of the order of 1000 volts. This is a very cumbersome, expensive and unreliable installation.
Известны устройства [2, 3]: Патент RU 2260899, Патент RU 2264027 для создания переменного магнитного поля в индуктивной нагрузке (катушка индуктивности, трансформатор), активными элементами которых являются полупроводниковые приборы (транзисторы). Для питания этих устройств достаточно напряжения не более 100 вольт. Однако, эти устройства близки к заявляемому по схемотехнике, но не по назначению. Устройство [2] предназначено для питания резонансной нагрузки в виде пьезоизлучателя Known devices [2, 3]: Patent RU 2260899, Patent RU 2264027 for creating an alternating magnetic field in an inductive load (inductor, transformer), the active elements of which are semiconductor devices (transistors). A voltage of not more than 100 volts is enough to power these devices. However, these devices are close to the claimed circuitry, but not for the intended purpose. The device [2] is designed to power a resonant load in the form of a piezo emitter
и работает на механической резонансной частоте излучателя. Устройство [3] служит для зарядки накопительной емкости. Основная задача устройств [2, 3] заключается в эффективном преобразовании активной мощности, получаемой от внешнего источника питания в активную мощность в нагрузке. В нашем же случае требуется получение максимальной реактивной мощности в нагрузке при минимальной активной мощности рассеяния в элементах генератора. Таким образом, устройства [2, 3] не могут быть использованы в данном случае.and operates at the mechanical resonant frequency of the emitter. The device [3] is used to charge the storage capacity. The main objective of the devices [2, 3] is to efficiently convert the active power received from an external power source into the active power in the load. In our case, it is required to obtain the maximum reactive power in the load with the minimum active power dissipation in the generator elements. Thus, devices [2, 3] cannot be used in this case.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является генератор [4]: Препринт ПИЯФ N1164 (прототип), предназначенный для питания переменным током катушки индуктивности устройств переворота спина поляризованных нейтронов (схему генератора прилагаем). Схема генератора опубликована также в работе [5]: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 332 (1993), pp.534-536.Closest to the proposed device is the generator [4]: Preprint PNPI N1164 (prototype), designed to supply alternating current to the inductance coil of the device for flipping the spin of polarized neutrons (the generator circuit is attached). The generator circuit is also published in [5]: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 332 (1993), pp.534-536.
Генератор [4] запитывается от внешнего источника постоянного напряжения (U+, U-) и работает на резонансной частоте последовательного колебательного контура, состоящего из конденсатора С4 и индуктивности L нагрузки.The generator [4] is powered from an external source of constant voltage (U +, U-) and operates at the resonant frequency of a series oscillatory circuit consisting of a capacitor C4 and a load inductance L.
В состав генератора входят силовые транзисторы Т1 и Т2 одинакового типа проводимости (в данном случае используются транзисторы типа NPN). Коллектор транзистора Т1 подсоединен к плюсу источника питания (U+), а эмиттер его соединен с коллектором Т2. Эмиттер Т2 соединен с минусом источника питания (U-). На эмиттерно-базовые переходы транзисторов Т1 и Т2 через разделительные конденсаторы С1 и С2 подается напряжение положительной обратной связи со вторичных обмоток II и III трансформатора тока ТТ. Первичная обмотка I трансформатора тока ТТ соединена последовательно с колебательным контуром.The generator includes power transistors T1 and T2 of the same type of conductivity (in this case, NPN transistors are used). The collector of transistor T1 is connected to the plus of the power supply (U +), and its emitter is connected to the collector of T2. The T2 emitter is connected to the negative of the power supply (U-). At the emitter-base junctions of transistors T1 and T2, through the isolation capacitors C1 and C2, a positive feedback voltage is supplied from the secondary windings of current transformers II and III. The primary winding I of the CT current transformer is connected in series with the oscillating circuit.
Резистивные делители R1, R5 и R2, R4 служат для обеспечения начального смещения рабочей точки транзисторов Т1 и Т2, гарантирующего самовозбуждение генератора при подаче на него напряжения от внешнего источника питания постоянного напряжения (U+, U-)через мощный ключевой транзистор Т3.Resistive dividers R1, R5 and R2, R4 are used to provide the initial bias of the operating point of transistors T1 and T2, which guarantees self-excitation of the generator when voltage is supplied to it from an external DC voltage source (U +, U-) through a powerful key transistor T3.
Элементы Т3, Т4, R7, R8, R9, R10 составляют схему включения-выключения генератора по внешнему управляющему сигналу On/Off.Elements T3, T4, R7, R8, R9, R10 make up the on-off circuit of the generator by an external On / Off control signal.
Возбуждение генератора происходит на резонансной частоте последовательного колебательного контура, образованного конденсатором С4 и индуктивностью катушки L. В большинстве случаев добротность этого контура Q≫10 (Q=wL/r, где r -сопротивление потерь в контуре). Переменное напряжение на реактивных элементах L и С4 находится в противофазе и по величине в Q раз превышает величину переменного напряжения на входе контура (т.А).The generator is excited at the resonant frequency of the series oscillatory circuit formed by the capacitor C4 and the inductance of the coil L. In most cases, the quality factor of this circuit is Q≫10 (Q = wL / r, where r is the loss resistance in the circuit). The alternating voltage at the reactive elements L and C4 is in antiphase and Q times the magnitude of the alternating voltage at the input of the circuit (T.A).
К примеру, если для обеспечения необходимого поля в катушке L к ней нужно приложить напряжение 1000 В, то при Q=50 достаточно иметь напряжение на входе контура (т.А) всего 20 В. Такое переменное напряжение генератор обеспечивает при напряжении источника питания генератора не более 40 В.For example, if in order to provide the necessary field in the coil L, a voltage of 1000 V must be applied to it, then at Q = 50 it is enough to have a voltage at the circuit input (t.A) of only 20 V. Such an alternating voltage the generator does not provide at the voltage of the generator power source more than 40 V.
Таким образом, генератор [4] выгодно отличается от [1]: собран на полупроводниковых приборах, более экономичен, имеет малые габариты, не требует высоковольтного источника питания.Thus, the generator [4] compares favorably with [1]: it is assembled on semiconductor devices, is more economical, has small dimensions, and does not require a high-voltage power supply.
Однако генератор [4] имеет ряд существенных недостатков.However, the generator [4] has a number of significant drawbacks.
1. Отсутствие защиты транзисторов T1, T2 и Т3 в случае обрыва или закорачивания цепи нагрузки.1. Lack of protection for transistors T1, T2, and T3 in the event of an open or shorted load circuit.
При обрыве или коротком замыкании цепи нагрузки генерация прекращается (исчезает положительная обратная связь через обмотки трансформатора ТТ). Из-за наличия резистивных делителей R1, R5, R2, R4 силовые транзисторы T1 и T2 переходят в линейный режим (при генерации они работают в ключевом режиме и мощность, рассеиваемая на них, мала).If the load circuit is interrupted or short-circuited, generation ceases (positive feedback through the CT transformer windings disappears). Due to the presence of resistive dividers R1, R5, R2, R4, the power transistors T1 and T2 go into linear mode (during generation, they operate in the key mode and the power dissipated by them is small).
Начинает протекать сквозной ток от источника питания через транзисторы Т3, T1 и T2. Они разогреваются, что приводит, в конце концов, к выходу транзисторов и генератора из строя.Through-current from the power source begins to flow through transistors T3, T1 and T2. They heat up, which ultimately leads to the failure of the transistors and the generator.
2. При включенном состоянии на ключевом транзисторе Т3 рассеивается приблизительно такая же мощность, как и на силовых транзисторах T1 и T2, что приводит к увеличению мощности, потребляемой от источника питания и дополнительному нагреву элементов генератора (ухудшение экономичности).2. When the state is switched on, approximately the same power is dissipated on the key transistor T3 as on the power transistors T1 and T2, which leads to an increase in the power consumed from the power source and additional heating of the generator elements (deterioration in efficiency).
3. Дополнительная мощность и тепло выделяются на резистивных делителях R1, R5, R2, R4, обеспечивающих начальное смещение рабочей точки силовых транзисторов T1 и T2 (ухудшение экономичности).3. Additional power and heat are generated on the resistive dividers R1, R5, R2, R4, providing the initial shift of the operating point of the power transistors T1 and T2 (deterioration in efficiency).
4. При работе на повышенных частотах значительно увеличивается мощность, рассеиваемая на силовых транзисторах T1 и T2 из-за увеличения среднего значения сквозного тока в момент переключения транзисторов. Предварительно выключенный транзистор быстро переходит в проводящее состояние, а предварительно проводящий транзистор остается в проводящем состоянии до тех пор, пока не рассосутся носители в базе транзистора и все это время протекает большой сквозной ток через транзисторы. Среднее значение величины тока и разогрев транзисторов пропорциональны рабочей частоте. Все это приводит к ухудшению экономичности и не позволяет генератору работать на повышенных частотах.4. When operating at higher frequencies, the power dissipated by the power transistors T1 and T2 increases significantly due to an increase in the average through current at the time of switching the transistors. A pre-turned-off transistor quickly goes into a conducting state, and a pre-conducting transistor remains in a conducting state until the carriers in the transistor base dissolve and a large through current flows through the transistors. The average value of the current and heating of the transistors are proportional to the operating frequency. All this leads to a deterioration in efficiency and does not allow the generator to operate at higher frequencies.
5. Необходимость использования разделительных конденсаторов С1 и С2 сравнительно большой емкости (падение напряжения на конденсаторах должно быть не больше напряжения насыщения эмиттерно-базовых переходов транзисторов Т1 и Т2), что приводит к усложнению схемы.5. The need to use isolation capacitors C1 and C2 of relatively large capacity (the voltage drop across the capacitors should not be more than the saturation voltage of the emitter-base junctions of the transistors T1 and T2), which leads to a complication of the circuit.
6. Необходимость иметь две обмотки II и III обратной связи трансформатора тока ТТ, что тоже усложняет схему.6. The need to have two windings II and III feedback current transformer CT, which also complicates the circuit.
Задачей данного предложения является повышение надежности, экономичности и расширение рабочих частот генератора при одновременном его упрощении.The objective of this proposal is to increase the reliability, efficiency and expansion of the operating frequencies of the generator while simplifying it.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом генераторе переменного тока в катушке индуктивности, запитанном от внешнего источника питания постоянного напряжения и содержащем схему включения - выключения генерации, два силовых транзистора, трансформатор тока положительной обратной связи и последовательный колебательный контур, состоящий из конденсатора и индуктивности нагрузки и обеспечивающий необходимую рабочую резонансную частоту, причем первичная обмотка трансформатора тока положительной обратной связи соединена последовательно с колебательным контуром, новым является то, что в схему генератора дополнительно введены первый и второй диоды, а силовые транзисторы имеют разные типы проводимости NPN и PNP и базы силовых транзисторов соединены между собой, эмиттеры силовых транзисторов соединены между собой, коллектор силового транзистора NPN соединен с плюсом внешнего источника питания и катодом первого диода, анод первого диода соединен с базами силовых транзисторов, а коллектор транзистора PNP соединен с минусом внешнего источника питания и анодом второго диода, а катод второго диода соединен с базами силовых транзисторов, вторичная обмотка трансформатора тока подсоединена одним выводом к базам силовых транзисторов, а вторым выводом к эмиттерам силовых транзисторов, а схема включения-выключения генерации содержит ключевой транзистор, первый и второй инверторы и дифференцирующую цепь, причем коллектор ключевого транзистора соединен с базами силовых транзисторов и выходом второго инвертора, эмиттер ключевого транзистора соединен с минусом внешнего источника питания, база ключевого транзистора соединена с выходом первого инвертора, а вход второго инвертора соединен через дифференцирующую цепь с выходом первого инвертора, вход которого соединен с внешним источником сигнала включения - выключения.The task is achieved by the fact that in the proposed alternator in an inductor powered from an external DC voltage source and containing an on-off generation circuit, two power transistors, a positive feedback current transformer and a series oscillatory circuit consisting of a capacitor and a load inductance and providing the necessary working resonant frequency, and the primary winding of the positive feedback current transformer is connected consequently with the oscillatory circuit, it is new that the first and second diodes are additionally introduced into the generator circuit, and the power transistors have different types of conductivity NPN and PNP and the base of the power transistors are interconnected, the emitters of the power transistors are interconnected, the collector of the NPN power transistor is connected with the plus of the external power source and the cathode of the first diode, the anode of the first diode is connected to the bases of the power transistors, and the collector of the PNP transistor is connected to the minus of the external power source and the anode of the second of the second diode, and the cathode of the second diode is connected to the bases of the power transistors, the secondary winding of the current transformer is connected with one terminal to the bases of the power transistors, and the second terminal to the emitters of the power transistors, and the on-off generation circuit contains a key transistor, the first and second inverters and a differentiating circuit moreover, the collector of the key transistor is connected to the bases of the power transistors and the output of the second inverter, the emitter of the key transistor is connected to the minus of an external power source, the base of the key the transistor is connected to the output of the first inverter, and the input of the second inverter is connected through a differentiating circuit to the output of the first inverter, the input of which is connected to an external source of the on / off signal.
Схема предлагаемого устройства изображена на Фиг.1.A diagram of the proposed device is shown in Fig.1.
Устройство содержит силовые транзисторы 1 и 2 разного типа проводимости (1 - NPN, 2 - PNP), трансформатор тока 3, конденсатор 4, первый и второй диоды 5 и 6 и The device contains power transistors 1 and 2 of different types of conductivity (1 - NPN, 2 - PNP), a current transformer 3, a capacitor 4, the first and second diodes 5 and 6, and
схему включения - выключения генератора, в состав которой входят ключевой транзистор 7, первый инвертор 8 (транзистор 9, резистор 10), дифференцирующая цепь 11 (конденсатор 12, резистор 13) и второй инвертор 14 (транзистор 15). Базы силовых транзисторов 1 и 2 соединены между собой. Эмиттеры силовых транзисторов 1 и 2 соединены между собой. Коллектор транзистора 1 соединен с плюсом источника питания (U+) и катодом первого диода 5, анод первого диода 5 соединен с базами транзисторов 1 и 2. Коллектор транзистора 2 соединен с минусом источника питания (U-) и анодом второго диода 6. Катод второго диода 6 соединен с базами транзисторов 1 и 2, Вторичная обмотка II трансформатора тока 3 подсоединена одним выводом к базам транзисторов 1 и 2, а другим выводом - к эмиттерам транзисторов.on-off circuit of the generator, which includes a key transistor 7, a first inverter 8 (transistor 9, resistor 10), a differentiating circuit 11 (capacitor 12, resistor 13) and a second inverter 14 (transistor 15). The bases of power transistors 1 and 2 are interconnected. The emitters of power transistors 1 and 2 are interconnected. The collector of transistor 1 is connected to the plus of the power supply (U +) and the cathode of the first diode 5, the anode of the first diode 5 is connected to the bases of transistors 1 and 2. The collector of the transistor 2 is connected to the minus of the power supply (U-) and the anode of the second diode 6. Cathode of the second diode 6 is connected to the bases of transistors 1 and 2, The secondary winding II of the current transformer 3 is connected by one terminal to the bases of transistors 1 and 2, and the other terminal to the emitters of transistors.
Коллектор ключевого транзистора 7 соединен с базами силовых транзисторов 1 и 2, а эмиттер транзистора 7 соединен с минусом источника питания (U-). База транзистора 7 соединена через диод 16 с выходом первого инвертора 8 (с коллектором транзистора 9) и через резистор 17 - с плюсом источника питания (U+). Вход второго инвертора 14 (база транзистора 15) соединен через дифференцирующую цепь 11 (конденсатор 12, резистор 13) с выходом инвертора 8 (с коллектором транзистора 9). Вход первого инвертора 8 (база транзистора 9) соединен через резистор 18 с разъемом ON/OFF, на который подается управляющий сигнал включения генерации.The collector of the key transistor 7 is connected to the bases of the power transistors 1 and 2, and the emitter of the transistor 7 is connected to the minus of the power source (U-). The base of the transistor 7 is connected through a diode 16 to the output of the first inverter 8 (with the collector of the transistor 9) and through the resistor 17 - with the plus of the power source (U +). The input of the second inverter 14 (base of transistor 15) is connected through a differentiating circuit 11 (capacitor 12, resistor 13) to the output of inverter 8 (with the collector of transistor 9). The input of the first inverter 8 (the base of the transistor 9) is connected through a resistor 18 to the ON / OFF connector, to which a control signal for switching on the generation is supplied.
Работает предлагаемое устройство (как и прототип) на резонансной частоте последовательного колебательного контура следующим образом.The proposed device (like the prototype) operates at the resonant frequency of a sequential oscillatory circuit as follows.
В отсутствие управляющего сигнала включения генерации (напряжение на входе инвертора 8 равно нулю) инвертор 8 (транзистор 9) находится в непроводящем состоянии, а ключевой транзистор 7 включен и насыщен благодаря току, втекающему в базу транзистора 7 через резистор 17. Базы силовых транзисторов 1 и 2 закорочены через транзистор 7 на минус источника питания (U-), благодаря чему возникновение генерации невозможно.In the absence of a control signal to turn on the generation (the voltage at the input of the inverter 8 is zero), the inverter 8 (transistor 9) is in a non-conducting state, and the key transistor 7 is turned on and saturated due to the current flowing into the base of the transistor 7 through the resistor 17. The base of the power transistors 1 and 2 are shorted through a transistor 7 to a minus power supply (U-), so generation is not possible.
При подаче управляющего сигнала на вход первого инвертора 8 транзистор 9 переходит в проводящее состояние и через диод 16 перехватывает на минус источника (U-) ток базы транзистора 7, который при этом переходит в непроводящее состояние, отключая базы силовых транзисторов 1 и 2 от минуса источника питания (U-). Одновременно с этим отрицательный перепад напряжения на выходе первого инвертора 8 (коллектор транзистора 9) через дифференцирующую цепь 11 (конденсатор 12, резистор 13) поступает на вход второго инвертора 14 (на базу транзистора 15) и переводит транзистор 15 в проводящее состояние на время, определяемое постоянной времени конденсатора 12 и резистора 13 дифференцирующей цепи. В это время ток с выхода второго инвертора 14 When a control signal is supplied to the input of the first inverter 8, the transistor 9 goes into a conducting state and through the diode 16 intercepts the base current of the transistor 7 to the source minus (U-), which at the same time goes into a non-conducting state, disconnecting the bases of power transistors 1 and 2 from the source minus power supply (U-). At the same time, the negative voltage drop at the output of the first inverter 8 (collector of transistor 9) through the differentiating circuit 11 (capacitor 12, resistor 13) is fed to the input of the second inverter 14 (to the base of transistor 15) and puts the transistor 15 in a conducting state for a time determined the time constant of the capacitor 12 and the resistor 13 of the differentiating circuit. At this time, the current from the output of the second inverter 14
проводящее состояние. Ток силового транзистора 1 начинает протекать по цепи: плюс источника питания (U+) - коллектор транзистора 1 - эмиттер транзистора 1 - первичная обмотка I трансформатора тока 3 - конденсатор 4 - нагрузка 19 - минус источника питания (U-). Благодаря положительной обратной связи через трансформатор тока 3 возникает устойчивая генерация.conductive state. The current of the power transistor 1 begins to flow along the circuit: plus the power supply (U +) - the collector of transistor 1 - the emitter of transistor 1 - the primary winding I of the current transformer 3 - capacitor 4 - load 19 - minus the power source (U-). Thanks to the positive feedback through the current transformer 3, stable generation occurs.
При снятии управляющего сигнала со входа первого инвертора 8 ключевой транзистор 7 закорачивает базы силовых транзисторов 1 и 2 на минус источника питания (U-), при этом генерация прекращается. Потребление мощности от источника питания при этом пренебрежимо мало, так как все активные элементы схемы находятся в непроводящем состоянии и очень малый ток протекает лишь по цепи: плюс источника питания (U+) - резистор 17 - база транзистора 7 - эмиттер транзистора 7 - минус источника питания (U-).When removing the control signal from the input of the first inverter 8, the key transistor 7 shorts the base of the power transistors 1 and 2 minus the power source (U-), while the generation stops. The power consumption from the power source is negligible, since all active elements of the circuit are in a non-conductive state and a very small current flows only along the circuit: plus a power source (U +) - resistor 17 - transistor base 7 - transistor emitter 7 - minus the power source (U-).
Первый и второй диоды 5 и 6 служат для ускорения рассасывания носителей из баз силовых транзисторов 1 и 2 в момент их переключения (для уменьшения сквозных токов через транзисторы). Применение диодов 5 и 6 позволило значительно уменьшить потребляемую от источника питания мощность (увеличить экономичность) и увеличить рабочую частоту генератора.The first and second diodes 5 and 6 are used to accelerate the absorption of carriers from the bases of power transistors 1 and 2 at the time of their switching (to reduce the through currents through the transistors). The use of diodes 5 and 6 made it possible to significantly reduce the power consumed from the power source (increase efficiency) and increase the operating frequency of the generator.
Генератор защищен от обрыва и закорачивания цепи нагрузки 19. При обрыве цепи нагрузки 19 прекращается ток через первичную обмотку трансформатора тока 3, исчезает положительная обратная связь и генерация срывается. При закорачивании цепи нагрузки 19 происходит быстрый перезаряд конденсатора 4 и положительная обратная связь также исчезает. В обоих случаях силовые транзисторы 1 и 2 переходят в непроводящее состояние без повреждения, что обеспечивает сохранение целостности генератора в аварийных ситуациях (повышение надежности).The generator is protected from breaking and shorting of the load circuit 19. When the load circuit 19 is cut off, the current through the primary winding of the current transformer 3 is cut off, the positive feedback disappears and the generation is cut off. When shorting the load circuit 19, the capacitor 4 is quickly recharged and the positive feedback also disappears. In both cases, power transistors 1 and 2 go into a non-conductive state without damage, which ensures the integrity of the generator in emergency situations (increased reliability).
Результаты испытаний предлагаемого устройства.The test results of the proposed device.
Цель испытаний - экспериментальное подтверждение преимуществ предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.The purpose of the tests is experimental confirmation of the advantages of the proposed device compared to the prototype.
Повышение надежности.Improving reliability.
Экспериментально проверено, что при закорачивании или обрыве цепи нагрузки 19 в предлагаемой схеме генерация срывается, силовые транзисторы 1 и 2 без повреждения переходят в непроводящее состояние.It has been experimentally verified that when shorting or breaking the load circuit 19 in the proposed circuit, the generation breaks down, the power transistors 1 and 2 pass into a non-conductive state without damage.
При закорачивании или обрыве цепи нагрузки L схемы прототипа силовые транзисторы Т1 и Т2 переходят в линейный режим, перегреваются, происходит внутреннее "спекание" эмиттеров с коллекторами, после чего выходит из строя транзистор Т3. When shorting or breaking the load circuit L of the prototype circuit, the power transistors T1 and T2 go into linear mode, overheat, there is an internal "sintering" of the emitters with collectors, and then the T3 transistor fails.
Восстановление работоспособности схемы прототипа возможно за сравнительно длительное время.Recovery of the prototype circuit is possible in a relatively long time.
Повышение экономичности и расширение диапазона рабочих частот.Improving efficiency and expanding the operating frequency range.
При экспериментальных испытаниях необходимо было выяснить, что введение в схему диодов 5 и 6 действительно повышает экономичность предлагаемого устройства по сравнению с прототипом и позволяет повысить рабочую частоту генерации.During experimental tests it was necessary to find out that the introduction of diodes 5 and 6 into the circuit really increases the efficiency of the proposed device compared to the prototype and allows to increase the operating frequency of the generation.
Сначала были произведены сравнительные испытания предлагаемого устройства без диодов 5 и 6 и прототипа при одинаковых токах нагрузки.First, comparative tests were performed of the proposed device without diodes 5 and 6 and the prototype at the same load currents.
В результате испытаний выяснено, что мощность, потребляемая от источника питания предлагаемым устройством равна 72 Вт, прототипом 89 Вт.As a result of the tests, it was found that the power consumed by the power supply of the proposed device is 72 W, the prototype is 89 W.
Затем в схеме предлагаемого устройства были установлены диоды 5 и 6. В результате испытаний выяснилось, что введение диодов 5 и 6 повышает экономичность предлагаемого устройства (по сравнению с прототипом) в 2-2.5 раза или позволяет повысить рабочую частоту в 2-3 раза.Then, diodes 5 and 6 were installed in the circuit of the proposed device. As a result of the tests, it was found that the introduction of diodes 5 and 6 increases the efficiency of the proposed device (compared with the prototype) by 2-2.5 times or allows to increase the operating frequency by 2-3 times.
Упрощение схемы.Simplification of the scheme.
В состав предлагаемой схемы генератора входит 15 элементов, а в состав схемы прототипа - 22 элемента, причем, мощных транзисторов (монтируемых на теплоотводящих радиаторах) в предлагаемой схеме два (1 и 2), а в схеме прототипа три. Трансформатор тока 3 имеет две обмотки, а в прототипе три. Упрощение схемы позволяет существенно уменьшить затраты при изготовлении генератора.The structure of the proposed generator circuit includes 15 elements, and the structure of the prototype circuit includes 22 elements, and there are two powerful transistors (mounted on heat sink radiators) in the proposed circuit (1 and 2), and three in the prototype circuit. Current transformer 3 has two windings, and in the prototype three. Simplification of the scheme allows to significantly reduce costs in the manufacture of the generator.
Таким образом, проведенные эксперименты подтверждают, что заявляемый генератор переменного тока в катушке индуктивности с высокой надежностью может применяться в экспериментальной физике для переворота спина поляризованных нейтронов.Thus, the experiments confirm that the inventive alternator in the inductor with high reliability can be used in experimental physics to flip the spin of polarized neutrons.
Возможное применение генератора (не по основному назначению).Possible use of the generator (not for its intended purpose).
Предлагаемая схема генератора может использоваться во всех устройствах перечисленных аналогов. Эффективность использования схемы тем выше, чем выше рабочая частота генератора.The proposed generator circuit can be used in all devices of the above analogues. The efficiency of using the circuit is the higher, the higher the operating frequency of the generator.
На нашем предприятии схема генератора была проверена в двух применениях.At our plant, the generator circuit has been tested in two applications.
1. Охранная сигнализация об обрыве (или воровстве) проводов электрического освещения на длине 1,5 км. Два генератора, установленные на концах линии, являются передатчиками сигнала целостности проводов на центральный пульт контроля (сигнал на пульт поступает по охраняемым проводам).1. Security alarm about the breakage (or theft) of electric lighting wires over a length of 1.5 km. Two generators installed at the ends of the line are transmitters of the signal of wire integrity to the central control panel (the signal is transmitted to the panel via guarded wires).
2. Устройство питания люминесцентной осветительной лампы от источника постоянного напряжения 3...12 Вольт. Нагрузкой генератора является повышающий трансформатор, ко вторичной обмотке которого подсоединена лампа. Устройство не 2. A power supply device for a fluorescent lighting lamp from a constant voltage source of 3 ... 12 Volts. The generator load is a step-up transformer, to the secondary winding of which a lamp is connected. Device is not
требует пуско-регулирующей аппаратуры (стартеры, дросселя), так как на вторичной обмотке в момент включения напряжение достигает 1000 и более Вольт, что позволяет зажечь любую (даже дефектную) лампу. Устройство предназначено для экономичного освещения небольших помещений в походных условиях.requires start-up and control equipment (starters, throttle), since on the secondary winding at the time of switching on the voltage reaches 1000 or more volts, which allows you to light any (even defective) lamp. The device is designed for economical lighting of small rooms in camping conditions.
ЛитератураLiterature
1. Я.А.Касман, А.И.Окороков, Е.И.Забидаров. Препринт ФТИ-398, Ленинград, 1972, 31 с1. Ya.A. Kasman, A.I. Okorokov, E.I. Zabidarov. Preprint FTI-398, Leningrad, 1972, 31 s
2. Патент RU 2260899 С1, 20.09.2005, Новиков А.А. (RU)2. Patent RU 2260899 C1, September 20, 2005, A. Novikov (RU)
3. Патент RU 2264027 С1, 10.11.2005, Моренко С.А. (RU)3. Patent RU 2264027 C1, 11/10/2005, S. Moreno. (RU)
4. В.Н.Слюсарь, В.А.Князьков, А.Н.Пирожков, Препринт ПИЯФ N 1164, февраль 1986, 20 с. - прототип.4. V.N. Slyusar, V.A. Knyazkov, A.N. Pirozhkov, Preprint of PNPI N 1164, February 1986, 20 pp. - prototype.
5. A.N.Bazhenov, V.M.Lobashev, A.N.Pirozhkov and V.N.Slusar, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 332 (1993), pp.534-536.5. A.N. Bazhenov, V.M. Lobashev, A.N. Pirozhkov and V.N.Slusar, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 332 (1993), pp. 544-536.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006124212/22U RU59909U1 (en) | 2006-07-05 | 2006-07-05 | AC GENERATOR IN Inductance Coil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006124212/22U RU59909U1 (en) | 2006-07-05 | 2006-07-05 | AC GENERATOR IN Inductance Coil |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU59909U1 true RU59909U1 (en) | 2006-12-27 |
Family
ID=37760640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006124212/22U RU59909U1 (en) | 2006-07-05 | 2006-07-05 | AC GENERATOR IN Inductance Coil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU59909U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600097C1 (en) * | 2015-09-22 | 2016-10-20 | Закрытое акционерное общество "ЭКО-Гидропресс" | Method of increasing of electric signal power |
-
2006
- 2006-07-05 RU RU2006124212/22U patent/RU59909U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600097C1 (en) * | 2015-09-22 | 2016-10-20 | Закрытое акционерное общество "ЭКО-Гидропресс" | Method of increasing of electric signal power |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10631395B2 (en) | Inductively coupled pulsed RF voltage multiplier | |
| US7889477B2 (en) | High voltage power supply for static neutralizers | |
| US5436529A (en) | Control and protection circuit for electronic ballast | |
| RU2010110985A (en) | MAGNETOPLASMODYNAMIC GENERATOR AND METHOD OF CONTROL OF THE GENERATOR | |
| JP2016519920A (en) | Apparatus and method for generating electrical energy | |
| TW200935977A (en) | Bipolar power control | |
| Diez et al. | Current-mode power converter for radiation control in DBD excimer lamps | |
| RU59909U1 (en) | AC GENERATOR IN Inductance Coil | |
| KR880001836B1 (en) | Free-running push-pull inverter | |
| US2949565A (en) | Direct current to alternating current inverter | |
| US3396307A (en) | Transistor inverter lamp ballasting circuit | |
| PT99139B (en) | UNIVERSAL ELECTRONIC BALLAST SYSTEM | |
| US3389299A (en) | Fluorescent lighting system | |
| KR900008981B1 (en) | Electronic ballast system for gas discharge tubes | |
| US5053681A (en) | Remote electrical converter | |
| WO1980001445A1 (en) | A direct current to direct current converter | |
| HUT55578A (en) | Electronic ignition and supply device for fluorescent tubes having preheated electrodes | |
| CN114724798B (en) | Demagnetizing circuit and method for alternating current zero crossing magnetic core | |
| US3417313A (en) | Two-core solid state voltage inverter systems | |
| RU2622845C2 (en) | Device and method of electric signals amplification (versions) | |
| JP2004179244A (en) | Drive electric circuit to convert optical energy of transistor to electric energy | |
| CN112399660B (en) | Driving circuit and photoionization detector | |
| US2983846A (en) | Electrical system for energizing load apparatus | |
| RU2622847C2 (en) | Strebkov's device and method of electric signal amplification (versions) | |
| RU2339151C2 (en) | Circuit for alternating voltage from constant voltage generation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20080706 |