FI69734B - Reglerad avbaejningskrets - Google Patents

Description

\*jSirZ\ fBl f11 KUULUTUSjULKAISU .077 mSFQ 11 UTL AG G NIN G SSKRI FT Os /04

C (45) P-teatti myönnetty J Pat ent re Pielet 10 03 10GC

(51) Kv.lk.‘/lnt.c;.4 H 04 N 3/16 SUOMI —— FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 783349 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 02.11.78 (FI) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 02.11 .78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 08.05· 79

Patentti· ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm.— 29.11 .85

Patent· och registerstyrelsen Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 07*11 ·77 USA(US) 849221 (71) RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, New York 10022, USA(US) (72) Wolfgang Friedrich Wilhelm Dietz, New Hope, Pennsylvania, USA(US) (74) Oy Kolster Ab (54) Säädetty poikkeutuspiiri - Reglerad avböjningskrets Tämä keksintö koskee säädettyä poikkeutuspiiriä, johon kuuluvat poikkeutuskäämitys; poikkeutuspiiri, joka on kytketty poikkeu-tuskäämitykseen pyyhkäisyvirran aikaansaamiseksi poikkeutuskäämityk-sessä, johon poikkeutuspiirin ensimmäinen napa syöttää poikkeutus-taajuisen jännitteen; käyttöjännitelähde, joka syöttää energian poik-keutuspiiriin; ensimmäinen tuntoelin, joka on kytketty poikkeutuspiirin energiatasoa edustavaan jännitelähteeseen virhesignaalin aikaansaamiseksi; säätöelin, joka reagoi virhesignaaliin ja jonka tehtävänä on aikaansaada ensimmäinen ja toinen ohjaussignaali.

Ennestään on tunnettu eräs säätöpiirityyppi, joka suorittaa piiriin syötetyn toimintavirran myötäkytketyn säädön. Näissä myötä-kytkentäisissä säätöpiireissä on tyristori kytketty sarjaan apu-jännitteen B+ lähteen ja syöttökuristimen kanssa. Vaiheohjattu oskillaattori, joka reagoi poikkeutuspiirin energiatasoon, sytyttää tyristorin johtavaan tilaan kunkin poikkeutusjakson kommutointivai-heen ajaksi. Tyristori on kommutoitu sulkutilaan siksi ajaksi, kun piiri ei kommutoi, koska kommutointikytkimen yli vaikuttava jän- 2 69734 nite aiheuttaa sen, että tulokuristimessa ja tyristorissa kulkeva virta pienenee alle tyristorin pitovirtatason. Säätö saadaan aikaan muuttamalla tyristorin johtoaikaa, jolla tavoin säädetään B+-apu-jännitelähteen poikkeutuspiiriin syöttämän energian määrää.

Koska kommutointijännite aiheuttaa säätötyristorin kommutoin-nin, niin tarvitaan lisäpiiri, jossa on puolijohdekytkin ja joka suorittaa oikosulkusuojauksen siinä tapauksessa, että kommutointi-jännite on liian pieni niin, ettei se pysty sammuttamaan tyristoria, tai jos kommutointijännite täysin puuttuu kommutointipiirin oikosulun takia. Ennestään tunnettu piiri on sisältänyt toisen tyristorin, joka on kytketty virtapiirin kanssa sarjaan verkkotasasuun-taajapiirin lähtönavan ja B+ -apujännitteen suodatuskondensaattorin välille. Jos kommutointijännite on kadonnut tai toimintavirta on liian suuri, niin piirin kytkimenä toimivalta tyristorilta poistetaan hilasignaalit, jolloin jännitelähde erotetaan virtapiiristä. Tällainen suojauspiiri vaatii kaksi tehotyristoria, jotka pystyvät toimimaan niiden läpi kulkevan virran ollessa suhteellisen suuri ja tyristorin yli vaikuttavan jännitteen ollessa suhteellisen suuri.

On toivottavaa, että kehitettäisiin piiri, joka tekisi tarpeettomaksi kaksi suhteellisen suurta ja kallista tyristoria yhdistämällä sekä säätö- että piirin kytkintoiminnan piirissä, joka tarvitsee vain yhden tehokomponentin.

Toisessa ennestään tunnetussa piirissä on yhdistetty myötä-kytkentäinen säätötoiminto ja piirin kytkimen suojaus yhteen transistoriin, joka on kytketty sarjaan tyristorikytkentäisen poikkeutus-piirin B+ -apujännitelähteen ja tulokuristimen kanssa. Moduloitu signaali, joka on kytketty transistorin kannalle, ohjaa transistorin johtavaksi kommutointivaiheen ajaksi ja sitten johtamattomaksi kom-mutoimattoman vaiheen ajaksi toteuttaen siten säätötoiminnan. Jos virheellinen toiminta havaitaan, niin kantasignaalit poistetaan, jolla tavoin toteutuu piirin kytkimen suojaus.

Kun kytketään transistori johtamattomaksi normaalin toiminnan aikana ilman kommutointia, toisin sanoen sen sijaan että käytettäisiin kommutointijännitettä pienentämään virta transistorin kollekto-ri-emitteripiirissä nollaan ja kääntämään liitoksen yli vaikuttavan 69734 n jännitteen suunta, täytyy normaaliolosuhteissa kulkea suhteellisen suuri virta, kun transistori kytketään johtamattomaksi, mikä vaatii transistorin, joka kestää tämän rasituksen. Lisäksi kollektorivirta täytyy nyt siirtää vaimentavaan ohituspiiriin, joka kuluttaa nor-maaliosoissakin ei-toivottavalla tavalla virtaa.

Keksinnön parhaana pidettävässä toteutusmuodolle on tunnusomaista, että ohjattava kytkentäelin on kytketty käyttöjännite-lähteeseen ja ensimmäiseen napaan syöttämään toimintavirta poik-keutuspiiriin ohjattavan kytkentäelimen kautta, että ohjattavan kytkentäelimen ohjausnapa on kytketty säätöelimeen, että poikkeu-tustaajuisen jännitteen ensimmäinen osajakso (vastusten 26 ja 57 liitoskohdassa) pienentää virtaa ohjattavan kytkentäelimen läpi päättäen sen johtamisen, että ensimmäinen ohjaussignaali kytkee ohjattavan kytkentäelimen johtavaan tilaan moduloiden, normaaleissa toimintaolosuhteissa, ohjattavan kytkentäelimen johtavana olon kestoaikaa kunkin poikkeutusjakson aikana säätäen siten ener-giasyöttöä poikkeutuspiiriin ja että toinen ohjaussignaali sammuttaa ohjattavan kytkentäelimen vikatilanteissa, kun poikkeutus-taajuinen jännite ei pysty ohjaamaan ohjattavaa kytkentäelintä johtamattomaan tilaan ennen toisen ohjaussignaalin esiintymistä.

Keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen poikkeutuspiirin säätöpiirin toteutusmuotoa; kuvio 2 ja 3 esittävät kuvion 1 mukaiseen piiriin liittyvien signaalien aaltomuotoja; kuvio 4 esittää toista keksinnön mukaisen poikkeutuspiirin säätöpiirin toteutusmuotoa; kuvio 5 esittää kuvion 4 esittämään piiriin liittyviä aaltomuotoja; ja kuvion 6 ja 7 esittävät muita keksinnön mukaisen säätöpiirin osien toteutusmuotoja.

Kuviossa 1 on vakavoimattoman apujännitteen B+ lähde, esimerkiksi 300V apujännitelähde kuten kuviossa on esitetty kytketty 4 69734 tulonapaan 21 ja edelleen virranrajoitusvastuksen 22 ja diodin 23 kautta säätöpiirin 35 kytkentäelimen 24 sisääntuloon, kytkentäelimen ollessa kuviossa 1 esimerkiksi transistori.

Seuraavassa kuvataan kytkentäelementin 24 johtamista ja säätöpiirin 35 toimintaa. Diodin 23 ja transistorin 24 yli on kytketty transientteja vaimentava piiri, johon kuuluvat kondensaattori 25 ja vastus 26. Transistorin 24 emitteri on kytketty tyristoreilla toteutetun vaakapoikkeutuspiirin 28 tulokuristimeen 27.

Vaakapoikkeutuspiiri 28 käsittää kommutointikytkimen 29, johon kuuluvat tyristori 30 ja vastarinnankytketty diodi 37, reaktiivinen kommutointipiiri 36, johon kuuluvat kommutointikuristin 32 ja kondensaattori 33 sekä juovanpaluun aikaansaava kondensaattori 34, jotka on kuviossa 1 havainnollistettu, poikkeutuskytkin 37, johon kuuluvat tyristori 38 ja sen kanssa vastarinnankytketty diodi 39, sekä sarjakytkentä, johon kuuluvat vaakapoikkeutuskäämitys 40 ja "S"-muodon aikaansaava kondensaattori 47. Poikkeutuskäämitykseen 40 on kytketty vaakapoikkeutuspiirin ulostulomuuntajän 42 ensiökää-mitys 42a ja sen kanssa sarjaan kytketty erotuskondensaattori 43. Tertiäärikäämitys 42b on kytketty suurjännitepiiriin 44 suurjännit-teen kehittämiseksi.

Vaakapoikkeutuspiiri 28 toimii konventionaalisella tavalla. Kuten kuviossa 2a on esitetty hetkellä t , kommutointivaiheen alussa, kytketään kuviossa 7 esitetyn kommutointityristorin 30 hilalle sytytyspulssi vaakapoikkeutusoskillaattoripiiristä, jota kuviossa 1 ei ole esitetty. Kommutointikytkimen 29 yli vaikuttava jännite on esitetty kuviossa 2b . tunnuksella V ja se on likimäärin nolla

Kb volttia kytkimen 29 johtaessa kommutointivaiheeh t - ajan.

Juovanpaluuvaihe alkaa hieman ajankohtaa t myöhemmin, kun poikkeutuskytkin 37 on johtamattomassa tilassa, koska kiertovirta reaktiivisesessa kommutointipiirissä 36 ensin sammuttaa poikkeutus-tyristorin 38 ja sitten aiheuttaa diodille 39 estosuuntaisen jännitteen. Poikkeutusvaihe alkaa vähän ennen kommutointivaiheen päättymistä, kun poikkeutuskytkin 37 sulkeutuu, koska kiertovirta reaktiivisessa kommutointipiirissä 36 aiheuttaa diodille 39 myötäsuun-taisen jännitteen ja saa diodin johtamaan. Poikkeutusvaiheen keskivaiheilla konventionaalisen piirin, jota kuviossa ei ole esitetty, antama hilasignaali Hipaisee poikkeutustyristorin johtavaksi sopivalla hetkellä.

5 69734

Konunutointivaihe päättyy hetkellä , kun kiertovirta avaa kommutointikytkirnen 29 aiheuttamalla diodille 31 estosuuntaisen jännitteen. Kuten kuviossa 2b on esitetty kommutoimaton vaihe esiintyy aikavälillä t2~t . Hetkellä t^ kommutointityristorille 30 annetaan uusi hilapulssi, jolloin kommutointivaihe alkaa uudelleen.

B+ - apujännitelähteen syöttämä energia varastoituu tulokuris-timeen 27 kommutointijakson osan ajaksi ja energia siirtyy poikkeu-tuspiiriin 28 kommutoimattoman vaiheen aikana. Tulokuristimeen 27 varastoidun energian määrä riippuu siitä, minkä ajan transistori 24 on johtavana. Säätö saadaan aikaan säätöpiirin 45 suorittamalla vaihekulmamodulaatiolla, jolla säädetään transistorin 24 johtoaikaa kunkin poikkeutusjakson aikana.

Säätöpiirin 45 ensimmäinen tulonapa 46 kytkee säätöpiirin 45 vaihekulmamodulaattoriin 48 tahdistuspulssit 47, jotka saadaan vaa-kapoikkeutusoskillaattoripiiristä. Poikkeamajännite V" , joka edustaa energiatasoa poikkeutuspiirissä 28, on kytketty tulonapaan 49. Poikkeamajännite saadaan tuntoelimen 60 vertailuelimen 50 ulostulosta, joka vertailuelin vertaa navassa 51 vaikuttavaa vertailujännitettä V navassa 53 vaikuttavaan paluujuovapulssiin 52, joka saa-daan vaakapoikkeutusulostulomuuntajan toisiokäämityksestä 42c.

Paluujuovapulssin 52 suuruus riippuu sekä B+ - apujännitteen suuruudesta, joka muuttuu verkkojännitteen muuttuessa, että suurjänni-tepiirin virrasta ja muusta vaakapoikkeutusulostulomuuntajan kuormituksesta.

Ohjaussignaalit 59 vaihekulmamodulaattorin 48 navoissa 54 ja 55 on kytketty ohjausmuuntajän 56 ensiökäämitykseen 56a. Ohjausmuun-tajan 56 toisiokäämitys 56b on kytketty transistorin 24 kannan 20 ja emitterin välille muokkainpiirin kautta, joka käsittää vastuksen 57 ja kondensaattorin 58.

Kuten kuvioissa 2c ja 2d on esitetty, kommutointivaiheen t -t1 aikana hetkellä t^ ohjaussignaalin 59 johtavaksi kytkevä osa 59a ohjaa säätötransistorin 24 ensimmäiseen johtavaan tilaan transistorin ollessa kyllästystilassa. Positiivinen kantavirta kulkee hetkestä t^ alkaen, kuten kuviossa 2d on esitetty. Transistorin 24 johtaessa B+ -apujännite on kytketty tulokuristimeen 27. Kasvava myötäsuuntainen toimintavirta kulkee transistorin 24 ja tulokuristi-men 27 kautta kommutointivaiheen jälkiosan t^-t2 ajan, kuten kuviossa 2e on esitetty.

6 69734

Hetkellä 12 kommutointikytkin 29 avautuu, ja kommutointi jännite V suurenee oleellisesti kommutointikondensaattorin 33 yli vaikuttavan jännitteen suuruiseksi, kun jätetään huomioon ottamatta se suhteellisen pieni jännitehäviö, joka syntyy kommutointikuristi-messa 32. Polariteetiltaan vastakkainen jännite -, jonka suuruus on kommutointijännite V miinus B+ - apujännite, - kehittyy tulo-kuristimen 27 yli ja kommutoi kytkentäelimenä toimivan tiansistorin 24 johtamattomaan tilaan hetkellä t^. Kuten kuviossa 2e esitetään, transistorin 24 ja kuristimen 27 läpi kulkeva myötäsuuntainen toi-mintavirta pienenee, kunnes se hetkellä t^ pyrkii vaihtamaan suuntansa, jolloin transistori kommutoituu johtamattomaksi. On huomattava, että hetkellä t^ transistori 24 on vielä ensimmäisessä johtavassa tilassaan, koska ohjaussignaalin 59 johtavaksi kytkevä osa-jakso 59a vielä antaa myötäsuuntaisen ohjauksen transistorille 24, jotta se voisi johtaa. Kuitenkaan ei transistorin 24 kollektori -emitteri - navoissa vaikuttava estosuuntainen jännite salli myötäsuuntaisen virran kulkua. Diodi 23 on kytketty estämään vastakkaissuuntaisen virran kulku transistorin 24 kanta-kollektoripiirin kautta.

Hetkellä t^ ohjaussignaalin 59 toinen osajakso 59b aiheuttaa estosuuntaisen jännitteen transistorin 24 kantaemitteri-napojen välille kytkien transistorin toiseen tilaan, johtamattomaan tilaan. Virta ei voi enää kulkea transistorin 24 kautta, vaikka estosuuntainen jännite kollektori-emitterinapojen välillä häviäisikin. Modulaattori 48 on konstruoitu siten, että johtavaksi kytkevän signaalin 59a pulssin kestoaika Δ t aikavälillä t^-t^ on niin pitkä, että se normaaliolosuhteissa ulottuu kommutointihetkeä t^ myöhäisemmäksi. Sitä, miksi tällainen konstruktio on toivottava, selostetaan seuraavassa.

Säätötoiminnan aikaansaava vaihekulmamodulaatio suoritetaan johtavaksi kytkevän signaalin 59a pulssinpaikkamodulaatiolla, jolla tavoin muutetaan aikaan, jolloin transistori 24 kytketään johtavaksi. Tarkastellaan tilannetta, jossa verkkojännite on laskenut, jolloin apujännite B+ on nimellisarvoaan pienempi. Paluujuovapulssien amplitudi pienenee, mikä aiheuttaa poikkeamajännitteen muuttumisen sellaiseen suuntaan, joka siirtää ohjaussignaalin ensimmäisen osajakson 59a alkua lähemmäksi kommutointivaiheen alkuhetkeä tQ. Kuten kuvioissa 2f ja 2g on esitetty, transistorin 24 johtavaksi kytkemisen alku tapahtuu hetkellä t^ ', joka on ennen hetkeä t^, jolloin transis- 7 69734 tori 24 alkaa johtaa apujännitteen B+ ollessa minellisarvonsa suuruinen.

Koska kuristimeen 27 kytketty jännite on verkkojännitteen ollessa alentunut arvoltaan pienempi kuin verkkojännitteen ollessa nimellisarvonsa suuruinen, niin kuvion 2 g esittämän toimmtavirran muutosnopeus aikavälillä t^' - t on vähemmän jyrkkä kuin vastaava muutosnopeus kuvioissa 2e. Kuitenkin johtuen siitä, että johtavaksi kytkemishetkeä on siirretty aikaisemmaksi hetkeen t^1, virran huippuarvo, joka saavutetaan hetkellä , kommutointivaiheen lopussa, on olennaisesti sama kuin kuviossa 2e, nimellisarvon suuruisen verkkojännitteen vallitessa saavutettu huippuarvo. Kuristimeen 27 varastoidun energian määrä on olennaisesti sama riippumatta verkko-jännitteen vaihteluista, joten esitetyllä tavalla tulee säädetyksi·, poikkeutuspiiriin 28 kytketyn energian määrä.

Transistori 24 kommutoidaan johtamattomaksi hetkellä t^’/ joka on ajankohtaa t^ aikaisemmin, ja ohjaussignaalin 59 toinen, johtamattomaksi kytkevä osajakso 59b alkaa hetkellä t^', joka on ajankohtaa t^ aikaisempi. Johtavaksi kytkevän signaalin 59a kestoaika At aikavälillä t^'-t^ pysyy kuitenkin muuttumattomana. On huomattava, että samantyyppinen vaihekulmamodulaatio tapahtuu suurjännitelähteen kuormitusvirran muuttuessa.

Käyttämällä kytkinelementtiä, joka reagoi sekä johtavaan että johtamattomaan tilaan kytkeville signaaleille, voidaan toteuttaa oikosulkusuojaus tarvitsematta käyttää toista komponenttia, kuten seuraavassa selostetaan. Säätöpiiriin 35 on sisällytetty sarjaan-kytketyt diodi 61 ja vaimennus- ja takaisinkytkentävastus 62. Diodin 61 katodi on kytketty kuristimen 27 ja transistorin 24 emitterin liitoskohtaan. Tarkastellaan esimerkiksi vikatilannetta, jossa kom-mutointikytkin 29 jää oikosulkuun toiminnan aikana. Kuten kuviossa 3c on esitetty, johtavaksi kytkevä signaali 59a kytkee transistorin 24 kyllästystilassa johtavaksi hetkellä t^, jolloin toimintavirta kulkee ensimmäisessä päävirtapiirissä, johon kuuluu transistorin 24 kollektori-emitteri-piiri. Transistorin 24 läpi kulkeva virta alkaa suurentua, kuten kuviossa 3d on esitetty. Koska kommutointi-kytkin 29 on oikosulussa, niin hetkellä t^ ei esiinny mitään kom-mutointijännitettä, joka kommutoisi transistorin 24 johtamattomaan tilaan, kuten kuviossa 36 on esitetty. Virran suureneminen jatkuu, mutta ei rajattoman kauan. Hetkellä t^ johtamattomaksi kytkevä sig- 69734 naali 59b ohjaa transistorin 24 johtamattomaan tilaan, jonka jälkeen transistorissa 24 kulkeva virta välittömästi pienenee nollaan.

Koska kuristimessa 27 kulkeva virta pyrkii jatkamaan kulkuaan, niin diodin 67 katodilla vaikuttava jännite muuttuu hetkellä t.

J 4 riittävän negatiiviseksi, niin että diodi 67 saa myötäsuuntaisen jännitteen ja muodostaa toisen päävirtapiirin, kun transistorin 24 läpi kulkenut nopeasti pienentynyt virta aiheuttaa sen, että kuristimen tulopuolella vaikuttava jännite vaihtaa napaisuutensa. Kuvion 3e esittämä aaltomuoto kuvaa diodissa 67 kulkevaa virtaa, joka kulkee diodin 67, kuristimen 27, kommutointikytkimen 29 ja vastuksen 62 muodostamassa kiertovirtapiirissä. Hetken t^ jälkeen diodissa 67 kulkeva virta pienenee eksponentiaalisesti riippuen vastuksen 62 resistanssin ja kuristimen 27 induktanssin arvosta.

Vianilmaisinpiiri 63, joka voi olla konventionaalinen lukittuva sovitelma, on kytketty diodin 67 ja vastuksen 62 liitoskohtaan. Piiri 63 havaitsee vastuksen 62 yli vikatilanteessa vaikuttavan negatiivisen jännitteen ja antaa estosignaalin vaihekulmamodulaatto-rille 48, jotta tämä vikatilanteessa poistaa transistorille 24 kytketyt ohjaussignaalit, jolloin B+ - apujännitelähteen virtapiiri tulee kytketyksi auki.

Siinäkin tapauksessa, ettei haluta poistaa ohjaussignaaleja transistorilta 24, kuvion 7 esittämä piiri voi rajoittaa B+ -apu-jännitelähteen syöttämän energian maksimimäärää oikosulkutilanteessä. Koska transistorin 24 johtoaika on suhteellisen vakio, niin vain vakio määrä energiaa kytketään kuristimeen 27. Tämä voi kulua vastuksessa 62 transistorin 24 ollessa johtamattomassa tilassa.

Lisäksi esimerkiksi siinä tapauksessa, että poikkeamajännite VE olisi hyvin pieni tai puuttuisi kokonaan, transistori 24 voitaisiin kytkeä johtavaksi jo hetkellä t . Transistorissa 24 ja kuristimessa 27 kulkeva virta jatkaa suurenemistaan hetkeen t +At asti, jossa Λ t on vaihekulmamodulaattorin 48 kehittämän ohjaussignaalin 59 johtavaksi kytkevän osajakson nimellinen kestoaika. Tällä hetkellä ohjaussignaalin 59 johtamattomaksi kytkevä osajakso kytkee transistorin 24 johtamattomattomaan tilaan rajoittaen siten ajan, jolloin energiaa varastoidaan kuristimeen 27, arvoon At koko kommu-tointijakson sijasta.

Kuviossa 4 esitetty piiri kuvaa yksityiskohtaista toteutus-muotoa, joka sisältää kuvion 1 esittämiä keksinnölle ominaisia piir- 9 69734 teitä ja sisältää ilmaisinpiirin 63, joka palauttaa säätöpiirin normaaliin toimintaan siinä tapauksessa, että vikatilanne oli vain tilapäinen. Kuvioiden 1 ja 4 samanlaiset toimintayksiköt ovat varustetut yhtäläisillä viitemerkinnöillä.

Negatiiviset paluujuovapulssit, jotka on kytketty vertailu-elimen 50 tulonapaan 53, tasasuunnataan diodin 121 avulla ja kytketään suodatuskondensaattorille 122 aseteltavan virtahuippuja rajoittavan vastuksen 123 ja leikkaimena toimivan zener-diodin 124 kautta. Suodatuskondensaattorin 122 yli vaikuttava jännite lisätään vertailu jännitteeseen V0, joka saadaan navasta 51, vastuksen 125 avulla kondensaattorin jännitteen ollessa kytketty vastuksen 125 liu'ulle.

Jännitteiden summa on poikkeamajännite V , joka kytketään tulonapaan L· 49.

Tulonavassa 49 vaikuttava poikkeamajännite kytketään tavanomaiseen monostabiiliin multivibraattoriin (josta jäljempänä käytetään nimitystä "monostabiili m.v."), jonka tulonapaan 46 puolestaan on kytketty tahdistuspulssit 47. Monostabiilin m.v.:n 126 navassa 128 esiintyvän ulostulosignaalin taajuus on sama kuin vaakapoikkeu-tuksen taajuus ja sen aaltomuoto on sakara-aalto 127, jonka nouseva etureunan paikka riippuu tulopiirissä vaikuttavan poikkeamasignaalin V määräämistä pulssinkestomodulaatiosta, kuten kuviossa 2h on kat-

Ci koviivoin esitetty. Modulaation maksimitaajuus multivibraattorin toimiessa normaalisti on aikaväli t^'-t^". Pulssin 127 positiivisen jakson kestoaika ulottuu seuraavan kommutointijakson alkuun t^.

Pulssinkestomoduloidun pulssin muuttamiseksi pulssinpaikka-moduloiduksi pulssiksi, jonka pulssinleveys on suhteellisen vakio, pulssi 127 kytketään muokkaintransistorin 129 kannalle integroivan piirin kautta, johon kuuluvat vastus 130 ja kondensaattori 131.

Diodi 199 on kytketty vastuksen 130 rinnalle. Pulssi 127 on kytketty transistorin 129 kollektorille vastuksen 139 kautta.

Kuten kuviossa 2i on esitetty transistorin 129 kannnalla vaikuttava jännite suurenee hetkestä t^ alkaen, kun kondensaattori 131 varautuu. Hetkellä t. jännite kondensaattorissa 131 on riittävän suuri ohjaamaan transistorin 129 johtavaan tilaan. Transistori 129 pysyy johtavana, ja kondensaattorin 131 yli vaikuttava jännite pysyy likimain vakiona hetkeen t,- saakka, jolla hetkellä pulssijännite 127 navassa 128 pienenee nollaan. Kondensaattori 131 alkaa purkautua diodin 199 päästövastuksen kautta, ja purkautuminen kestää ajan 10 6 9 7 3 4 t - , kuten kuviossa 2i on esitetty, jonka jälkeen transistori 129 kytkeytyy johtamattomaksi.

Kuten kuviossa 2j aaltomuoto 132 esittää, jännite navassa 133, transistorin 129 kollektorilla, on ylimmässä arvossaan vain aikavälin t.-t, kondensaattorin 131 varautumisvaiheen aikana. Muiden 1 4 vaiheiden ajan jännite navassa 133 on nolla joko siitä syystä, että transistori 129 johtaa tai siitä syystä, että jännite navassa 128 on nolla. Näin ollen, koska kondensaattorin 131 varautumisvaihe pysyy muuttumattomana, niin jännitteen 132 pulssinleveys pysyy myös muuttumattomana, joten vain jännitteen 132 nousevan etureunan alkamisajankohta on tullut moduloiduksi multivibraattorin 126 navassa 46 vaikuttavan poikkeamajännitteen V määräämällä tavalla.

Jännite 132 on kytketty vahvistimena ja vaiheenkääntäjänä toimivan ohjaustransistorin 134 kannalle vastuksen 135 kautta. Edellä mainitut ohjaussignaalit 59, jotka on esitetty kuviossa 2c, saadaan ohjaustransistorin 134 kollektorilta ja ne kytketään ohjausmuunta-jan 56 ensiökäämitykseen 56a, jota kautta saadaan järjestetyksi vaihekulmamodulaatio säätötransistorin 24 johtamiselle. Transienttien vaimennuspiiri käsittää vastuksen 136 ja diodin 137, jotka on kytketty ensiökäämityksen 56a ylitse, sekä kondensaattorin 138, joka on kytketty ohjaustransistorin 134 kollektorilta maahan.

Vianilmaisinpiiri 63 on kytketty ohjaustransistorin 134 kannalla olevan navan 140 ja takaisinkytkentänavan 141 välille, joka on diodin 61 ja vastuksen 62 liitoskohdassa. Piiri 63 käsittää kaksi sarjaankytkettyä diodia 142 ja 143 sekä kaksi sarjaan kytkettyä vastusta 144 ja 145, jotka on kytketty napojen 140 ja 141 välille. Integrointikondensaattori 146 on kytketty vastusten 144 ja 145 liitoskohdasta navasta 147 maahan.

Tarkastelllaan vikatilannetta, jossa kommutointikytkin 29 on oikosulussa poikkeutuspiirin toiminnan aikana. Transistorin 24 kommutoimisen aikaansaavaa kommutointijännitettä ei ole olemassa. Transistorissa 24 kulkeva virta suurenee, kunnes ohjaussignaalin 59 johtamattomaksi kytkevä osajakso ohjaa transistorin 24 johtamattomaan tilaan. Virta siirtyy nyt kulkemaan diodissa 61 ja vastuksessa 62. Takaisinkytkentäjännite navassa 141 muuttuu negatiiviseksi, ja sitä integroi kondensaattori 146 siten, että navassa 147 esiintyy negatiivinen jännite, joka pystyy saamaan diodit 142 ja 143 johta 11 6 9 7 3 4 vaksi, jolloin ohjaustransistorin 134 kantavirta siirtyy kulkemaan diodien 142 ja 143 muodostaman ohitusvirtapiirin kautta.

Näin ollen, vaikkakin monostabiili m.v. edelleen syöttää pulsseja 127 napaan 128, eivät nämä pulssit minään hetkenä poikkeu-tusjakson aikana nosta jännitettä transistorin 134 kannalla riittävän positiiviseksi, jotta se pystyisi ohjaamaan transistorin 134 johtavaksi edellyttäen, että vastuksessa 62 kulkee vielä riittävän suuri virta. Mitään ohjaussignaaleja 59 ei tällöin kytkeydy ohjaus-muuntajaan 56 ja säätötransistori 24 pysyy johtamattomana, joten oikosulkusuojaus tulee toteutetuksi.

Kuten kuviossa 5c esitetään, niin jonakin myöhempänä ajanhetkenä diodissa 61 ja vastuksessa 62 kulkeva eksponentiaalisesti pienenevä virta on tullut riittävän pieneksi, ja integroitu negatiivinen jännite navassa 147 on myös tullut itseisarvoltaan riittävän pieneksi, niin että ne sallivat pulssin 127 positiivisen etu-reunan ohjata ohjaustransistorin 134 johtavaksi, vaikkakaan ei välttämättä kyllästystilaan, kuten on esitetty kuvioissa 5b, 5d sekä kuviossa 5f, joka kuvaa jännitteen aaltomuotoa V^q transistorin 134 kannalla. Ohjaussignaalin 59' ensimmäinen, johtavaksi kytkevä, osajakso 59a' kytketään ohjausmuuntajaan 56 ja se ohjaa transistorin 24 johtavaksi siten, että sen kautta kulkee B+ -apujännite-lähteen syöttämä virta, joka alkaa kulkea hetkellä , kuten kuviot 5d ja 5e esittävät.

Olennaisesti B+ -jännitteen suuruinen jännite transistorin 24 emitterillä aiheuttaa diodille 61 estosuuntaisen jännitteen, ja kuristimen kiertovirta ja takaisinkytkentäjännite poistuvat vastukselta 62. Vaihtojännite V14Q ohjaustransistorin 134 kannalla navassa 140 edustaa muokkaintransistorin 129 integroitua kollektorijännitettä, ja se summautuu hitaasti muuttuvaan jännitteen keskiarvoon, kuten kuvio 5f esittää. Jos jätetään huomiotta transistorin 134 kytkentäviiveet, niin transistorin 134 johtoaika T^-T2 on yhtä suuri kuin se aikaväli, jonka ajan jännite v^40 ylettää jännitteen joka on transistorin 134 kanta-emitteri-liitoksen yli vaikuttava jännite V^e, mitä tilannetta esittää kuviossa 5f jännite aika välillä T2~T2*

Aikavälillä T^-T2» jolloin transistori 24 johtaa, virta kuristimessa 24 suurenee, kunnes hetkellä T_ virta on suuruudeltaan I

2 P

12 6 9 7 3 4 (kuvio 5e). Kun transistori 24 kytketään johtamattomaksi hetkellä T2, niin diodi 61 johtaa kuristimen virran, ja hitaasti itseisarvoltaan pienenevä negatiivinen takaisinkytkentäjännite kehitetään napaan 141, ja sanottua jännitettä integroi kondensaattori 146 siten, että navassa 147 näkyy hitaasti aleneva negatiivinen jännite.

Keskimääräinen jännite navassa 140, ohjaustransistorin 134 kannalla, on verrannollinen hitaasti itseisarvoltaan pienenevään negatiiviseen takaisinkytkentäjännitteeseen, joka lisätään suhteellisesti kiinteään positiiviseen navassa 133 vaikuttavan jännitteen keskiarvoon. Täten keskimääräinen jännite välittömästi transistorin 24 johtoajan jälkeen on negatiivisempi kuin ennen johtoaikaa, ja se on riittävän negatiivinen seuraavina kahtena ajanhetkenä, esimerkiksi ja T^, pystyäkseen pitämään jännitteen v^g positiiviset piikit transistorin 134 liipaisutason V^97 alapuolella, kuten kuviossa 5f on katkoviivalla esitetty. Transistori 134 pysyy johtamattomana ajanhetkeen T^ asti, jolloin kuristimen kiertovirta on pienentynyt riittävästi pystyäkseen pienentämään navassa 147 vaikuttavan negatiivisen jännitteen itseisarvon sellaiseksi, että se sallii jännitteen V^g positiivisten piikkien jälleen ohjata transistorin 134 johtavaksi, kuten kuviossa 5f on esitetty.

Kuten kuviossa 5e on esitetty, säätötransistorin 24 johtoaika, ajanhetken T^ jälkeen, on suhteellisen lyhyt kestäen vain aikavälin T^-T2» siis sen ajan, huomioonottamatta transistorin 134 kytkentä-viiveitä, jonka kestäessä jännite navassa 140 on riittävän positiivinen pystyäkseen pitämään ohjaustransistorin 134 kantapiirissä myötäsuuntaisen virran, jonka ansiosta transistori 134 pysyy johtavana. Tämä aikaväli on suhteellisen pieni, koska jännitteen pieneneminen vain 0,1 tai 0,2 voltilla tarvitaan tyypillisesti ohjaamaan transistori 134 pois johtavasta tilasta. Oikosulkusuojaus on täten saatu aikaan, koska B+- apujännitelähteestä transistorin 24 kautta kytketty huippuvirta on suhteellisen pieni johtuen transistorin suhteellisen lyhyestä johtoajasta.

Lisäksi eri tekijöistä, kuten kuristimen kiertovirtapiirin aikavakiosta L/R, johtuen säätötransistori 24 johtaa B+ -apujännite-lähteestä virtaa vain kerran useiden poikkeutusjaksojen aikana, kuten esimerkiksi kuviossa 5e, jossa esitetään, miten transistori 24 johtaa virtaa kerran kolmen poikkeutusjakson aikana. Oikosulkusuo-jaus toteutetaan siis lisäksi siten, että rajoitetaan sitä taajuutta, 13 69734 jolla B+ -apujännitelähteestä voidaan syöttää energiaa, siten että energian syöttö tapahtuu kerran useiden poikkeutusjaksojen aikana.

Kuvion 4 mukaisen vianilmaisinpiirin jaksollisella kuvatunlaisella toiminnalla voidaan normaali säätöpiirin toiminta palauttaa, mikäli vikatilanne osoittautuisi vain tilapäiseksi. Esimerkiksi kun kommutointijännite taas uudelleen vaikuttaa kommutointikytkimen 29 yli tilapäisen vikatilanteen päätyttyä, niin diodi 61 itse voi mahdollisesti kommutoitua johtamattomaksi, kun diodin läpi kulkeva virta pienenee nollaan ja pyrkii vaihtamaan suuntaansa. Normaali säätöpiirin toiminta palautuu, kun johtavaksi kytkevät signaalit ohjaavat transistorin 24 johtavaan tilaan, ja kommutointijännite V kommutoi transistorin johtamattomaksi.

Mikäli vaihekulmamodulaattori 48 tai vaakapoikkeutuspiiri 28 sisältävät muita multivibraattoripiirejä monostabiilin m.v.:n 126 lisäksi, niin vianilmaisupiiriä 63 voidaan vastaavasti muuttaa, jotta saadaan aikaan toistuva vianilmaisinpiirin toiminta, kun sellaisia multivibraattoripiirejä on käytetty. Esimerkiksi riippuen takaisinkytkentäjännitteestä navassa 141, kuvio 4, voidaan hetkellä T^, kuvio 5e, kytkeä multivibraattorin 126 avulla ohjaustransisto-rille 134 ohjaus johtavaan tilaan ja hetkellä T^ voidaan transistorille 134 kytkeä ohjaus johtamattomaan tilaan toisen multivibraatto-ripiirin avulla.

Säätöpiirin kytkentäelemnettinä 24 ei tarvitse olla transistori, vaan se voi olla mikä tahansa laite, kuten hilaohjauksella sammutettava tyristori (GTO, gate trun-off thyristor), jonka anodi-katodi-piiriä voi kuormittaa toimintavirralla ja joka pystyy kytkeytymään johtavaan ja johtamattomaan tilaan saatuaan vastaavasti sytytys- tai sammutussignaalin, jotka kytketään laitteen ohjausna-paan. Kuvio 6 esittää vaakapoikkeutuspiirin säätäjäosaa 35, jossa toteutusmuodossa on käytetty hilaohjauksella sammutettavaa tyristoria kytkentä elementtinä. Kuviossa 6 esitetty piiri toimii myös toisaalta siten, että se sammuttaa hilaohjauksella sammutettavan tyristorin 224 ylikuormitustilanteissa.

Virran tuntoelimenä käytettävä vastus 221 on kytketty hila-ohjauksella sammutettavaan tyristoriin 224 ja kuristimeen 27. Suo-datuskondensaattori 222 on kytketty vastuksen 221 rinnalle. Tyristori 223 on kytketty hilalta sammutettavan tyristorin 224 hilaelektro-din 220 ja vastuksen 221 sekä kuristimen 27 liitoskohdan välille.

14 6 9 7 3 4

Zenerdiodin 225 katodi on kytketty hilalta sammutettavan tyristorin 224 hilalle ja zenerdiodin 225 anodi on kytketty tyristorin 223 hilalle.

Jos virta vastuksessa 221 kasvaa suuremmaksi kuin ennalta asetettu arvo, niin jännite zenerdiodin 225 navoissa ylittää zener-jännitteen, jolloin tyristorin 223 hilalle kytkeytyy jännite, joka on positiivinen suhteessa tyristorin 223 katodilla vaikuttavaan jännitteeseen, joten hilajännite Hipaisee tyristorin 223 johtavaksi. Tyristorin 223 johtaessa hilaohjauksella sammutettavan tyristorin 224 hila tulee negatiivisemmaksi kuin sen katodi, jolloin hilaohjauksella sammutettava tyristori 224 tulee johtamattomaksi aikaansaaden siten piirin kytkimen suojauksen virtaylikuormituksen ajaksi.

Kuvion 7 mukainen piiri esittää säätöpiirin 35 sellaista osaa, joka kehittää suhteellisen suuren sammutusvirran, jonka tietyt hilaohjauksella sammutettavat tyristorityypit tai Darlington-tyyppi-set laitteet saattavat vaatia. Kuristimen 27 keskiulosotossa vaikuttava jännite kytketään diodiin 321 vastuksen 322 kautta ja tasa-suunnataan kommutointivaiheen aikana ja suodatetaan kondensaattorilla 323. Toinen kondensaattorin 323 napa on kytketty hilaohjauksella sammutettavan tyristorin 224 katodiin ja toinen napa on kytketty tyristorin 325 ja vastuksen 326 kautta hilaohjauksella sammutettavan tyristorin 224 hilalle.

Pisteellä merkitty toisiokäämityksen 56b pää on kytketty vastukseen 326 vastuksen 331 kautta. Transistorin 332 kanta-emit-teripiiri on kytketty vastuksen 329 rinnalle. Transistorin 332 kollektori on kytketty tyristorin 325 hilalle vastuksen 333 kautta.

Kun ohjausmuuntajän 56 toisiokäämitykseen 56b kytketään sam-mutussignaali, niin se napa, jota ei ole merkitty pisteellä, tulee positiiviseksi suhteessa pisteellä merkittyyn napaan. Transistori 332 saa myötäsuuntaisen ohjauksen. Transistorin 332 kollektori kytkee tyristorin 325 hilalle jännitteen, joka on positiivinen verrattuna tyristorin katodilla vaikuttavaan jännitteeseen, joka jännite Hipaisee tyristorin 325 johtavaksi. Kun tyristori 325 johtaa, niin kondensaattori 323 purkautuu hilaohjauksella sammutettavan tyristorin 224 katodi-hila-piirin kautta antaen siten suuren sammutusvirran, joka kytkee hilaohjauksella sammutettavan tyristorin 224 johtamattomaan tilaan.

6 97 34

On huomattava, 'että kuvioissa, i,'' 4 ;· 6 ja. 7 -esitetyt piirit voidaan konstruoida sillä t^avo-iny - että ne ovat vaihtovirtaverkosta erotetut, jolloin transistori tai hilaohjauksella sammutettava tyristori on kytketty ensiökäämitykseen ja kommutointikytkin on kytketty toisiokäämitykseen. Sellaisissa kytkennöissä tulokuristin 27 voidaan jättää pois, jolloin muuntajan hajainduktanssi suorittaa saman toiminnon kuin sanottu kuristin.

Claims (12)

16 69734

1. Säädetty poikkeutuspiiri, johon kuuluvat: poikkeutuskäämitys; poikkeutuspiiri, joka on kytketty poikkeutuskäämitykseen pyyh-käisyvirran aikaansaamiseksi poikkeutuskäämityksessä, johon poik-keutuspiirin ensimmäinen napa syöttää poikkeutustaajuisen jännitteen; käyttöjännitelähde, joka syöttää energian poikkeutuspiiriin; ensimmäinen tuntoelin, joka on kytketty poikkeutuspiirin energiatasoa edustavaan jännitelähteeseen virhesignaalin aikaansaamiseksi; säätöelin, joka reagoi virhesignaaliin ja jonka tehtävänä on aikaansaada ensimmäinen ja toinen ohjaussignaali; tunnettu siitä, että ohjattava kytkentäelin (24; 224) on kytketty käyttöjännitelähteeseen (B+) ja ensimmäiseen napaan (VKg) syöttämään toimintavirta poikkeutuspiiriin ohjattavan kytkentäelimen (24; 224) kautta, että ohjattavan kytkentäelimen (24; 224) ohjaus-napa (20; 220) on kytketty säätöelimeen (35), että poikkeutustaajui-sen jännitteen ensimmäinen osajakso (vastusten 26 ja 57 liitoskohdassa) pienentää virtaa ohjattavan kytkentäelimen läpi päättäen sen johtamisen, että ensimmäisen ohjaussignaali (52) kytkee ohjattavan kytkentäelimen johtavaan tilaan moduloiden, normaaleissa toiminta-olosuhteissa, ohjattavan kytkentäelimen johtavana olon kestoaikaa kunkin poikkeutusjakson aikana säätäen siten energiasyöttöä poikkeutuspiiriin ja että toinen ohjaussignaali (59) sammuttaa ohjattavan kytkentäelimen vikatilanteissa, kun poikkeutustaajuinen jännite ei pysty ohjaamaan ohjattavaa kytkentäelintä johtamattomaan tilaan ennen toisen ohjaussignaalin esiintymistä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piiri, tunnettu siitä, että toinen kytkentäelin (61) on kytketty ohjattavaan kytken-täelimeen johtamaan toimintavirta silloin, kun toinen ohjaussignaali (59) sammuttaa ohjattavan kytkentäelimen (24; 224).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen piiri, tunnettu siitä, että vaimennuselin (62) on kytketty toiseen kytkentäelimeen (61) vaimentamaan toimintavirtaa silloin, kun toimintavirta kulkee toisen kytkentäelimen kautta. ” 69734

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen piiri, tunnet- t u siitä, että virran tuntoelin (221) on kytketty ohjattavaan kyt-kentäelimeen (224) ja reagoi toimintavirtaan sammutussignaalin kehittämiseksi ohjattavalle kytkentäelimelle (224) silloin, kun toimintavirta ylittää ennalta asetetun tason.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen piiri, tunnettu siitä, että toinen tuntoelin (62) on kytketty toiseen kytkentäeli-meen (61) kehittämään vianilmaisusignaalin vikatilanteiden ilmaisemiseksi ,

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen piiri, tunnettu siitä, että estopiiri (142, 143, 144, 146) on kytketty toiseen tuntoelimeen (62) aikaansaamaan estosignaali televisiovastaanottimen normaalin toiminnan estämiseksi vikatilanteissa.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen piiri, tunnettu siitä, että estopiiri (142, 143, 144, 146) on kytketty ohjauselimeen (134) ja reagoi vianilmaisusignaaliin ensimmäisen ohjaussignaalin poistamiseksi ohjausnavasta (20) ohjattavan kytkentäelimen (24) johtamisen estämiseksi ainakin olennaisena osana ajasta, jonka sanottu vikatilanne kestää.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen piiri, tunnettu siitä, että vianilmaisusignaali on takaisinkytkentäjännite (62:n yli vaikuttava jännite), joka on verrannollinen toisen kytkentäelimen (61) kautta kulkevaan virtaan, jolloin estopiiri poistaa ensimmäisen ohjaussignaalin ajaksi, jonka määrää takaisinkytkentäjännite.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 5, 6, 7 tai 8 mukainen piiri, tunnettu siitä, että ohjattava kytkentäelin käsittää transistorin (24) , jonka kollektoriemitteripiiri on kytketty sarjaan käyttöjännitelähteen (B+) ja ensimmäisen navan (V ) kanssa.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1, 2 tai 4 mukainen piiri, tunnettu siitä, että ohjattava kytkentäelin on hilaohjauk-sella sammutettava laite (224), jonka anodikatodipiiri on kytketty sarjaan käyttöjännitelähteen ja ensimmäisen navan (V„e) kanssa.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen piiri, tunnettu siitä, että kolmas kytkentäelin (223, 325) on kytketty sarjaan kondensaattorin (222, 323) ja hilaohjauksella sammutettavan laitteen katodihilapiirin kanssa, jolloin kolmas kytkentäelin purkaa kondensaattoria katodihilapiirin kautta reagoidessaan toiseen ohjaussignaaliin hilaohjauksella sammutettavan laitteen sammuttamiseksi. 6 9 7 3 4 18

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen piiri, tunnettu siitä, että virran tuntoelin (221) on kytketty hilaohjauksella sammutettavan laitteen ohjauselektrodiin tai katodiin ja reagoi toimin-tavirtaan sammuttaen hilaohjauksella sammutettavan laitteen silloin, kun toimintavirta ylittää ennalta määrätyn tason. 69734 19