Нуль-орган

Простейшей схемой нуль – органа может служить усилительный каскад на транзисторе с общим эмиттером, работающий в ключевом режиме. Формирование вы­ходного импульса происходит при изменении состояния транзистора после достижения равенства u₀ = u_оп. Пример такой схемы нуль - органа приведен на рис. 179.

Рис. 179. Простейшая схема нуль – органаи диаграмма формирования момент .

Принцип действия.

При u₀ < u_уа (рис. 178 а) t<t₁ (рис. 179) диод VD1 (рис. 179) заперт обратным напряжением, равным u_оп=u_уа–u₀ (рис. 178 а). Транзистор VТ1 открыт, напряжение на выходе нуль - органа близко к нулю. Открытое состояние транзистора создается протеканием тока базы через резистор R1. Повышение напряжения u₀ до уровня u_уа вызывает отпирание диода VD1 и запирание транзистора VТ1. К транзистору прикладывается напряжение, близкое к - Е, что свидетельствует о появлении сигнала на выходе нуль - органа.

Возможно также построение входной цепи нуль - органа, при котором режиму срабатывания отвечает переход транзистора из закрытого состояния в открытое.

На практике для уменьшения порога срабатывания и фронта нарастания напряжения на выходе, схему нуль - органа выполняют в виде двух- или трехкаскадного усилителя с импульсным режимом работы транзисторов. Существенное повышение чувствительности дает применение нуль - органа (компаратора) на операционном усилителе.

Сигналом для последующих узлов формирования управляющих импульсов тиристора преобразователя может служить перепад напряжений на выходе нуль - органа или короткий импульс, получаемый после дифференцирования.

Формирователь импульсов

Рис. 180. Схема транзисторного формирователя импульсов (а), форма сигнала на входе (б), кривая выходного напряжения (в).

Устройство (рис. 180 а):

• Два автономных источника питания Е₁ и Е₂, причем Е₁>Е₂;

• Зарядный конденсатор С₁;

• ТР1 – трансформатор. Участвует в формировании формы импульсов и является гальванической развязкой между управляющим электродом и анодной цепью VS₁;

• VT₁ – ключевой элемент;

• Цепь R2-VD4 – запирающая цепь транзистора. Падение напряжения на VD4 запирает транзистор VT1и поддерживает его в этом состоянии;

• VD₂, VD₃ – для ограничения самоиндукции в обмотке w₁;

• Входная цепь транзистора VT₁, шунтированная сопротивлением R₃, подключается к нуль-органу через одновибратор усиления U_ВХ, и создания длительности t₁–t₃;

• R₄ и VD₅ в цепи VS₁ предназначены для защиты управляющего электрода от обратного напряжения.

Принцип действия:

В момент времени , С1 заряжен до Е1, транзистор VT1 заперт, U_у=0;

В момент времени t = t₁, т.е. в момент совпадения напряжения U_оп с U_уα, вырабатывается положительный передний фронт импульса, транзистор VT₁ отпирается и все напряжение прикладывается к трансформатору.

Конденсатор С разряжается по цепи: + U_с1 w1 VT1 VD4 -U_c, τ_{разряда}=R·C;

За время разряда напряжение конденсатора уменьшается от E1 до E2 (t₁t₂ рис.180 б)

Время действия переднего фронта большой амплитуды не более 100 мкс (для предотвращения разрушения управляющего электрода тиристора VS1). Остальная часть импульса нужна для поддержания тиристора включенным после окончания переднего фронта импульса (для предотвращения случайного выключения);

В момент времени t = t₂ U_c=E2.

В момент времени t = t₃ ЭДС самоиндукции меняет знак, т.к. VT1 запирается. От перенапряжения в момент коммутации управляющий электрод тиристора VS1 защищен сопротивлением R4 и вентилем VD5.

Ток намагничивания замыкается по цепи первич­ной обмотки трансформатора через диод VD2 и стабилитрон VD3. Индуцируемое при этом в первичной обмотке напряжение отрицательной полярности ограничивается с помощью стабилитрона VD3 на уровне U_ст (рис. 180 “в”), что защищает транзистор от перенапряжения. Конденсатор С снова заряжается до напряжения E1.