4.2. Расчет и выбор нуль-органа

С помощью нуль-органа опорное напряжение генератора сравнивается с управляющим напряжением U_упр преобразователя. Когда опорное напряжение в (процессе его увеличения или уменьшения) достигает напряжения U_упр на выходе нуль-органа возникает импульс, который поступает на формирователь отпирающих импульсов.

Принципиальная электрическая схема нуль-органа представлена на рис.4.4.

Рис.4.4. Электрическая схема нуль-органа

Работает данная схема в соответствии со следующим алгоритмом:

Выбираем R₅ =15 кОм,R₆ =10 кОм из предела 10…15 кОм. Амплитудное значение опорного напряжения равно 12 В, а максимальное напряжение управ-ления равно 10 В. Следовательно максимальное значение их разности состав-ляет 22 В, что превышает максимально допустимое значение входного напряжения ОУ. Поэтому для защиты ОУ ставим два диода, включенных встречно-параллельно. Выбор диодов производим по прямому току I_a и максимальной величине обратного напряжения U_bmax с коэффициентом запаса равным 2.

I_a = 0,45(U_опт+ U_упр)/ (R₅+R₆ )= А,

U_bmax =2·(U_опт+ U_упр)= В.

Исходя из условий I_пр  I_a, U_обр  U_bmax выбираем маломощные универсальные или импульсные диоды и записываем его параметры .

Выбираем по [8] тип диода и записываем его параметры:

Тип диода	Uобр max, В	Uобр, и max, В	Iпр max, мА	Iпр, и max, А
КД509А	50	70	100	1,5

4.3. Расчет и выбор формирователя длительности импульсов

и элементов согласования с логикой

Формирователь длительности импульсов служит для формирования отпирающих импульсов определенной длины, которые после усилителя поступают на управляемый тиристор.

Принципиальная электрическая схема формирователя длительности импульсов и элементов согласования с логикой представлена на рис.4.5:

Рис.4.5. Формирователь длительности импульсов

Формирователь импульсов собран на ОУ DА 2.1. Он представляет собой дифференцирующее с замедлением звено, которое описывается уравнением:

где Т₁ = С1 · R8, T₂ = C1 · R7 – постоянные времени.

Вход данной цепи подключен к нуль-органу, поэтому перепад напряжения на входе формирователя составит:

В

Максимальную величину напряжения на выходе DA1 U_вых,max в момент переключения нуль-органа принимают равным U_вых,max =12 В (рис. 4.6).

Для нормального открывания тиристоров необходимо обеспечить длительность импульса 7˚ ÷ 10˚.

Время импульса составит:

мс.

Принимаем t_u = 0,5 мс.

Величину напряжения U_имп на выходе DA1 в момент времени t = t_и принимают равным не менее уровня логической единицы элемента D1. Если логический элемент D1 серии К155, то U_имп = 2,4…5 В (рис. 4.6).

В начальный момент времени t = 0 получим:

ΔU_вх.

Отсюда

Далее, подставляя в соотношение U_вых = U_вх значения

U_вых = U_упр; U_вх = U_вх = 26В; и время t=t_и=0,5 мс, находим T₂:

мс

Принимаем величину С₁ = 130 нФ из предела 82…150 нФ и определяем сопротивление R₇ :

кОм

Выбираем ближайшее стандартное значение R₇ = 47 кОм.

Из соотношения рассчитываем значение R₈:

Ом.

Принимаем R₈ = 2,2 кОм .Из критерия величины нагрузки для ОУ (R_наг,min  2.0 кОм) выбираем R₉=5.1….10 кОм. Выбираем R₉ = 5,6 кОм.

для согласования сигналов формирователя длительности импульсов по уровню и знаку с логическими элементами служит стабилитрон VD3, напряжение стабилизации U_cт которого выбирают в зависимости от серии используемых цифровых микросхем. Для микросхем серии К155 U_cт выбирают в пределах 3,9…4,7 В, выбираем U_cт =3,9 В. Данные выбранного стабилитрона 2С139А заносим в таблицу 4.10 [8].

Таблица 4.10

Тип стабилитрона	2С139А
, mА.	10
, В.	3,9

Распределитель импульсов выполнен на логических элементах И-НЕ (D1, D2) и ИЛИ-НЕ (D3, D4) и служит для формирования фронтов импульсов управления, создания связи с электронной защитой преобразователя и взаимодействия с другими формирователями импульсов.