SU1092677A1 - Ключевой элемент с защитой - Google Patents

Abstract

1. КЛЮЧЕВОЙ ЭЛЕМЕНТ С ЗАЩИТОЙ , содержащий последовательно соединенные дроссель и п тиристоров, каждьй с соответствующим блоком управлени , и источник управл ющих импульсов , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и быстродействи , в блок управлени  каждого тиристора введены ойтронный ключ, конденсатор, пе)емножитель , a также пиковый вьшр митель , причем вход оптронного ключа соединен с выходом источника управл ющих импульсов, первый вход перемножител  соединен с выходом оптронного 1:люча, второй через конденсаторс анодом тиристора, выход - с управл юцрм электродом тиристора, вход пикового вьтрймител  подключен парапггельно тиристору, a выход соединен с шинами питани  оптронного ключа и перемножител . 2. Ключевой элем€;нт по п. 1, о т л и ч a ю D и и с   тем, что оптронный ключ выполнен на транзисторе , включенном по схеме с 1эмиттером, в базовую цкпь которого введен сптрон. 3.Ключевой элемент по пп. 1 и 2, о т j; и ч a ющ и и с   тем, что перемножитель содержит два резистора и два транзистора разкого типа проводимости , причем эмиттеры транзисторов объединены, база транзистора / п-р-п типа проводимости соединен ; через первый резистор с его коллектором , и непосредственно - с конденсатором , a его коллектор соединен с положительным выводом пикового выпр мител , база транзистора р-п-р типа проводимости соединена с выходом оптронного ключа, a коллектор соединен с управл ющим электродом тиристора непосредственно и с катодом - через второй резистор. 4.Ключевой элемент по по пп.1-3, ;о р т л и ч a ю щ и и с   тем, что о пиковый выпр митель содержит, резис9д тор, диод, конденсатор и стабилитрон , причем анод стабилитрона соеvj динен с катодом тиристора, катод че .рез резистор - с анодом тиристора и через диод - с положительными ши-. нами пита.ни  оптронного ключа и пёремножител  a конденсатор включен между катодом тиристора и выходом .пикового выпр мител .

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике большой мощности и може быть использовано в импульсных модул торах и устройствах быстродейст вующей защиты мощных СВЧ приборов. Известны ключевые элементы на тиристорах с защитой от перенапр жений как по линии анодно-катодной цепи, так и по цепи управлени  СП. Недостатком таких технических решений  вл етс  то, что они не обеспечивают надежной защиты тиристоров при последовательном их среди нении от перегрузок, возникающих вследствие неодновременнрсти срабатьюани  (открьшаии ) ти|ристоров. Неизбежный разброс по уровню напр жени  срабатывани  приводит к тому, что та часть тиристоров, котора  открываетс  с запаздьшанием, оказываетс  перегруженной напр жением и, если не,прин ть специальных мер, вы ходит из стро . Наиболее близким технические решением к предлагаемому  вл етс  уст ройствр, содержащее цепь последовательно соединенных тиристоров, в ко торую включены дроссели защиты, пре п тствующие быстрому нарастанию тока а цепи. Дроссели защищают- тиристоры в том случае, если посто нна  времени нарастани  тока в цепи IT., обусловленна  дроссел ми, удовлетво р ет условию где разброс, во времени срабаты вани  тиристора, включающий и разброс , обусловленный разным уровнем запуска по напр жению или току управл ющего электрода. Кроме того, устройство - прототип содержит в цепи управлени  .каждого тиристора триггер, фиксирующий открытое состо ние тиристоров в рабочем состо нии и источник управл ющих импульсов 2 Недостатком известного устройств  вл етс  низкое быстродействие всей цепи, обусловленное требованием (1) на величину индуктивности защитных дросселей, а также низка  надежность вследствие того, что со временем условие (1) может нарушатьс  вследстви изменени  параметров тиристоров в ,процессе срока службы. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и быстродействи  устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в ключевой элемент с защитой, содержащий последовательно соединенные дроссель и п тиристоров, каждый с соответствующим блоком управлени , и источник равл ющих импульсов, в блок управлени  каждого тиристора введены оптронный ключ, конденсатор, перемножитель, а также пиковый вьтр митель , причем вход оптронного ключа соединен с выходом источника управл ющих импульсов, первый вход перемножител  соединен с выходом оптронного ключа, второй через конденсатор - с анодом тиристора, выход - с управл н щм электродом тиристора, вход пикового выпр мител  подключен параллельно тиристору, а выход С9единен с шинами питани  оптронного ключа и перемножител . Оптронный ключ выполнен на транзисторе , включенном по схеме с общим змиттером, в базовую цепь которого введен оптрон. Перемножитель содержит два резистора и два транзистора разного типа проводимости, причем эмиттеры транзисторов объединены, база транзистора п-р-п типа проводимости соединена через первый резистор с его кол лектором и непосредственно с конденсатором , а «гр коллектор соединен с положительным выводом пикового выпр мител , база транзистора р-п-р типа проводимости соединена с выхо- дом оптронного ключа, а коллектор соединен с управл ющим электродом тиристора непосредственно и с като- дом - через второй резистор. Пиковый вьтр митель содержит резистор , диод, колденсатор и стабилитрон , причем анод стабилитрона соединен с катодом тиристора, катод через резистор - с анодом тиристора и через анод с положительными шинами Питани  оптронного ключа и перемножител , а конденсатор включен между катодом тиристора и выходом пикового выпр мител . На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы изменени  напр жени  на выходе источника управл ющих импульсов и,пр , анодного напр жени  на одном из тиристоров U р напр жени  на выходе пиковьк выпр ителейи , J и токов управл ющих электродов тиристоров J,,np ал-да трех режимов тиристорО1 (кривые 1., II, 111). Устройство содержит (дл  первого тиристора) источник управл ющих импульсов 1, оптронный ключ 2, перемно житель 3, конденсатор 4, дрбссель 5, тиристор 6, пиковый вьшр митель 7, оптрон 8, тринзисторы 9-11, конденсатор 12, диод 13, резисторы 14-16 и стабилитрон 17. Соответственно обозначаютс  элементы в блоке управлени  .т1-го тиристора, но с дополнительной отметкой h. Устройство работает следующим образом . В исходном состо нии (до прихода управл ющего импульса) все тиристоры 6-6 п закрыты. При этом одинаковое падение напр жени  на тиристорах 66 п обеспечиваетс  посредством резисторов .14-14 п и стабилитронов 1717 п пиковых выпр мителей 7-7 п. Конденсаторы 12-12 п через диоды 1313 .п зар жены до одинаковых напр жений , которые поданы на оптронные клю чи 2-2 п и перемножители 3-3 п. При этом оптронные ключи разомкнуты и на управл кщих электродах тиристоров 66 п отсутствуют сигналы. Процесс открывани  ключевого элемента начинаетс  в момент t поступлени  сигнала от источника управл ющих импульсов (см. фиг. 2). При этом светопоток от оптрона 8 (далее рассмотрим дл  простоты  чейку одного тиристора 6) открывает транзистор 9, замыка  оптронный ключ 2, что приводит к открыванию транзистора 11 в перемножителе 3. Крутизна нарастани  тока в транзисторе 11 перемножител  определ етс  транзистором 10. В исходный момент она задаетс  величиной резистора 15, а далее временной производной от анодного напр жени  на тиристоре 6, котора  поступает на транзистора 10 через конденсатор 4 обратной св зи. Таким образом, на выходе перемножител  ток приблизительно пропорционален напр жению входного сигнала умноженному на скорость нарастани  напр жени  обратной св зи, снимаемого с анода тиристора. При этом у тиристора , который открылс  раньше, например во врем  t-, (когда ЭЛ-АО 3 ПОРОГ г крутизна нарастани  то- . ка запуска управл ющего электрода уменьшаетс  (крива  18), а у еще закрытых тиристоров - увеличиваетс  (крива  19) по сравнен:™ с ситуацией без обратной св зи (конденсатор ,4 отключен), проиллюстрированной кривой 20. Это приводит к тому, что ток управл ющего электрода запазДывающего тиристора достигает своего порогового значени  (напр№1ер J ,-, ) в момент времени 2 за промежуток ремени i,-i. значительно меньший /промежутка времени t, -i, который был бы у того же тиристора без обратной св зи. У открытого же тиристора нарастание тока управлени  уменьшаетс . Эти два фактора способствуют существенному уменьшению величины временного разброса задержки включени  тиристоров ДТ, что позвол ет значительно уменьшить индуктивность дроссел  5 и тем самым повысить общее быстродействие устройства . Выравнивающее действие обратной св зи способствует также ослаб лению требований на временную стабильность характеристик тиристоров и элементов цепей управлени , что в целом повышает надежность предлагаемого ключевого элемента. При полном срабатывании ключевого элемента на выходах пиковых детекторов напр жение падает до величины, определ емой резисторами 14-14 п, котора  может быть всегда выбрана такой, чтобы ток на выходе перемножител  обеспечивал открытое состо ние всех теристоров. Поэтому применение триггеров,- как это сделано в прототипе, в предло-женном устройстве нецелесообразно. Данное техническое решение обеспечивает повьш1ение быстродействи  устройства в 3 раза при прочих равных услови х по сравнению с подобным устройством-прототипом, надежности , как за счет лучшего запуска тиристо ов, так и за счет исключени  трансформаторов и потенциальных источников питани  из цепей запуска тиристоров.

п

%,Р(7..7л

Фиг .2

Claims (2)

1. КЛЮЧЕВОЙ ЭЛЕМЕНТ С ЗАЩИТОЙ , содержащий последовательно соединенные дроссель и η тиристоров, каждый с соответствующим блоком управления, и источник управляющих импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, в блок управления каждого тиристора введены оптронный ключ, конденсатор, перемножитель, а также пиковый выпрямитель, причем вход оптронного ключа соединен с выходом источника управляющих Импульсов, первый вход перемножителя соединен с выходом оптронного ключа, второй через конденсаторс анодом тиристора, выход - с уитиристора, вход подключен паа выход соедиоптронного клю3. Ключевой элемент по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что перемножитель содержит два резистора ¹ . и два транзистора разного типа проводимости, причем эмиттеры транзисторов объединены, база транзистора/ п-р-п типа проводимости соединена через первый резистор с его коллек, тором, и непосредственно - с конденсатором, а его коллектор соединен с положительным выводом пикового выпрямителя, база транзистора р-п-р типа проводимости соединена с выходом оптронного ключа, а коллектор соединен с управляющим электродом тиристора непосредственно и с катодом через второй резистор.

Ключевой элемент по по пп.1-З_л ичающийся тем, что равлякш^им электродом пикового выпрямителя раллельно тиристору, нен с шинами питания ча и перемножителя.

2. Ключевой элемент по п. отличающийся тем,

1, что

4.

р т л пиковый выпрямитель содержит, резистор, диод, конденсатор и стабилитрон, причем анод стабилитрона соединен с катодом тиристора, катод че.рез резистор - с анодом тиристора й через диод - с положительными ши-. нами питания оптронного ключа и пёремножителя, а конденсатор включен между катодом тиристора и выходом пикового выпрямителя.