УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСА ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ НА ВХОДЕ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ИСПЫТУЕМОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ, ПИТАЮЩЕЙСЯ ОТ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Данная полезная модель относится к электротехнике, к устройствам для проведения испытаний радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на воздействие импульсов перенапряжения, обусловленных переходными процессами и внешними помехами, а более точно, к устройствам для создания, в целях испытания, импульсов перенапряжения на входе электропитания радиоэлектронной аппаратуры, подключаемой к сети переменного напряжения.
Известны устройства для генерации импульсов перенапряжения с помощью зарядки высоковольтного конденсатора до необходимого уровня импульса перенапряжения и последующей разрядки конденсатора на вход электропитания испытуемой радиоэлектронной аппаратуры. Импульс перенапряжения накладывается на сетевое переменное напряжение, после чего суммарное напряжение на входе испытуемой аппаратуры значительно превышает амплитудную величину сетевого напряжения. Одним из главных недостатков таких испытательных систем является отсутствие недорогого и компактного обратного фильтра, который должен обеспечить защиту сети переменного напряжения от поступающих из конденсатора импульсов перенапряжения (такие фильтры должны быть рассчитаны на высокое напряжение, что обуславливает их громоздкость и большую стоимость).
С этой проблемой приходится сталкиваться, в частности, при использовании генератора импульсов перенапряжения, описанного в патенте США. №4868505, где обратный содержит параллельные резистор и индуктивность, которые включены последовательно в линию подачи сетевого переменного напряжения. Кроме того, очевидно, что полной защиты сети переменного напряжения от импульсов перенапряжения указанный фильтр не обеспечивает.
В патенте США №5537044 (прототип предлагаемого изобретения) рассматривается работа генератора импульсов перенапряжения для испытания РЭА, в котором узел подсоединения вводит импульс перенапряжения в линию питания переменным напряжением испытуемой РЭА. Узел подсоединения по сигналу управления подключает заряженный с помощью зарядного устройства конденсатор через газоразрядный прибор на вход электропитания испытуемой РЭА. В прототипе имеется
обратный фильтр, препятствующий попаданию импульса перенапряжения в сеть переменного тока. В прототипе реализовано устройство формирования импульса перенапряжения на входе электропитания испытуемой радиоэлектронной аппаратуры, подключенной к сети переменного напряжения, в котором, накопительный конденсатор подсоединен в процессе испытания к входу электропитания испытуемой радиоэлектронной аппаратуры, подают, разряжая накопительный конденсатор, импульс перенапряжения на вход электропитания испытуемой радиоэлектронной аппаратуры, а после окончания импульса перенапряжения отсоединяют накопительный конденсатор от входа электропитания испытуемой радиоэлектронной аппаратуры. Недостатком указанного устройства формирования импульса перенапряжения является то, что обратный фильтр, препятствующий проникновению импульса перенапряжения в сеть переменного тока, является дорогим, громоздким и недостаточно эффективным.
Таким образом, технической задачей настоящей полезной модели является обеспечение такого устройства формирования импульса перенапряжения, при котором обеспечивается более дешевое и эффективное проведение испытаний РЭА за счет исключения из устройства обратного фильтра и создания более жестких условий на входе электропитания испытуемой РЭА за счет возможности подачи на нее импульсов перенапряжения с большими амплитудами и мощностью.
Устройство по предлагаемой полезной модели устраняет указанный выше недостаток прототипа.
Сущность предлагаемого устройства, обеспечивающего формирование импульса перенапряжения на входе электропитания испытуемой радиоэлектронной аппаратуры, питающейся от сети переменного напряжения, заключается в том, что оно
Содержит накопительный конденсатор, ограничительный резистор, управляемое зарядное устройство, узел управления с первым и вторым управляющими выходами, вход сетевого переменного напряжения, выход сетевого переменного напряжения, узел подключения накопительного конденсатора к выходу сетевого переменного напряжения, причем накопительный конденсатор, ограничительный резистор и узел подключения накопительного конденсатора к выходу сетевого переменного напряжения соединены между собой последовательно и подключены параллельно выходу сетевого переменного напряжения, выходы зарядного устройства подсоединены параллельно накопительному конденсатору, а вход зарядного устройства соединен с первым управляющим выходом узла управления, узел подключения накопительного конденсатора к выходу сетевого переменного напряжения имеет вход управления, к которому подключен второй
управляющий выход узла управления, (далее следуют отличительные признаки) предлагаемое устройство имеет удел отсоединения сетевого переменного напряжения от выхода сетевого неременного напряжения, а узел управления имеет дополнительно третий управляющий выход, причем узел отсоединения сетевого переменного напряжения от выхода сетевого переменного напряжения расположен между входом сетевого переменного напряжения и точкой подсоединения узла подключения накопительного конденсатора к выходу сетевого переменного напряжения и имеет вход управления, к которому подключен третий управляющий выход узла управления.
Сущность устройства по предлагаемой полезной модели заключается также в том, что узел отсоединения сетевого переменного напряжения от выхода сетевого переменного напряжения выполнен в виде полупроводникового ключа блокировки.
Сущность устройства по предлагаемой полезной модели заключается также в том, что полупроводниковый ключ блокировки выполнен в виде диодного моста, в одной диагонали которого включен транзистор, подключенный к третьему управляющему выходу узла управления, а другая диагональ включена в один из сетевых проводников.
Сущность устройства по предлагаемой полезной модели, заключается также в том, что узел подключения накопительного конденсатора к выходу сетевого переменного напряжения выполнен в виде транзисторного ключа.
Предлагаемый способ поясняется следующими фигурами:
На фиг.1 показано устройство формирования импульса перенапряжения на входе электропитания испытуемой радиоэлектронной аппаратуры, питающейся от сети переменного напряжения.
На фиг.2 показано выполнение узла отсоединения сетевого переменного напряжения от выхода сетевого переменного напряжения в виде полупроводникового ключа, состоящего из диодного моста.
На фиг.3 показана осциллограмма работы устройства для формирования импульса перенапряжения, выполненного по схеме фиг.1, причем осциллограмма показывает напряжение на входе электропитания испытуемой РЭА.
На рисунках фиг.1 и 2 используются следующие обозначения:
1 - устройство формирования импульса перенапряжения;
2 - управляемое зарядное устройство;
3 - накопительный конденсатор;
4 - узел подключения накопительного конденсатора к выходу сетевого переменного напряжения;
5 - вход сетевого переменного напряжения;
6 - выход сетевого переменного напряжения;
7 - вход управления узла отсоединения сетевого переменного напряжения от выхода сетевого переменного напряжения;
8 - вход управления узла подключения накопительного конденсатора к выходу сетевого переменного напряжения;
9 - узел управления;
10 - вход электропитания испытуемой радиоэлектронной аппаратуры;
11 - узел отсоединения сетевого переменного напряжения от выхода сетевого переменного напряжения;
12 - управляющий вход зарядного устройства;
13 - ограничительный резистор;
14 - первый управляющий выход узла управления;
15 - второй управляющий выход узла управления;
16 - выход зарядного устройства;
17 - третий управляющий выход узла управления;
18 - испытуемая РЭА;
19 - высоковольтный диод;
20 - высоковольтный транзистор;
21 - вход проводника сетевого переменного напряжения;
22 - выход проводника сетевого переменного напряжения.
На фиг.3 используются следующие обозначения:
пи
t - время от момента, когда сетевое напряжение имеет нулевое значение, до прихода управляющего сигнала на отсоединение сетевого переменного напряжения от входа электропитания испытуемой РЭА (может изменяться от 0 до 10 мс);
и
t - длительность импульса перенапряжения (время открытого состояния узла подключения накопительного конденсатора к выходу сетевого переменного напряжения);
3
t - время закрытого состояния узла отсоединения сетевого переменного напряжения от выхода сетевого переменного напряжения;
T/2 - половина периода синусоидального сетевого переменного напряжения;
c
U - напряжение на входе сетевого переменного напряжения в отсутствии постоянного напряжения (показано пунктирной линией);
и
U - импульс перенапряжения.
Радиоэлектронная аппаратура подвергается испытаниям, при которых на ее вход электропитания подаются импульсы перенапряжения (импульсы высокого напряжения). На фиг.1 показано устройство 1 формирования импульса перенапряжения на входе электропитания 10 испытуемой радиоэлектронной аппаратуры 18, подключаемой к сети переменного напряжения. Устройство 1 имеет вход 5 сетевого переменного напряжения и выход 6 сетевого переменного напряжения, подключенный к входу 10 РЭА 18. Устройство 1 формирования импульса перенапряжения содержит управляемое зарядное устройство 2 (высоковольтный источник постоянного напряжения), с помощью которого происходит заряд накопительного конденсатора 3. Выход 16 управляемого зарядного устройства подключен к накопительному конденсатору 3. Через ограничительный резистор 13 накопительный конденсатор 3 подсоединен к узлу 4 подключения накопительного конденсатора к выходу сетевого переменною напряжения 6. Узел 4 подключен к выходу 6 сетевого переменного напряжения и, соответственно, к входу 10 электропитания РЭА 18. В один из проводников, по которым в устройстве 1 проходит сетевое переменное напряжение от входа 5, включен узел 11 отсоединения сетевого переменного напряжения от выхода 6 сетевого переменного напряжения. В устройстве 1 имеется узел 9 управления, который содержит три управляющих выхода: первый управляющий выход 14, второй - 15, третий - 17. Первый управляющий выход 14 подключен к управляющему входу 12 зарядного устройства 2, с помощью выхода 14 задается амплитуда импульса перенапряжения. Второй выход 15 подсоединен к входу 8 узла 4 подключения накопительного конденсатора к выходу сетевого переменного напряжения, с помощью выхода 15 задается момент времени подачи импульса перенапряжения на РЭА. Третий выход 17 подсоединен к входу 7 управления узла 11 отсоединения сетевого переменного напряжения от выхода 6 сетевого переменного напряжения. С помощью выхода 17 задается момент времени, в который происходит отсоединение сетевого переменного напряжения от РЭА, и момент времени, в который происходит подсоединение сетевого переменного напряжения к РЭА.
На узел управления 9 поступает сетевое переменное напряжение (на рисунках не показано) для того, чтобы в узле 9 можно было выбрать момент подачи импульса перенапряжения относительно синусоиды сетевого переменного напряжения. Узел 2 является обычным источником постоянного напряжения. Узел 9 управления будет описан при изложении работы устройства 1.
Узел 4 подключения накопительного конденсатора к выходу сетевого переменного напряжения и узел 11 отсоединения сетевого переменного напряжения от выхода 6 сетевого переменного напряжения могут быть выполнены различными способами.
Например, узел 4 подключения накопительного конденсатора может представлять собой полупроводниковый ключ, содержащий высоковольтный транзистор. Возможны и другие решения, так узел 11 отсоединения сетевого переменного напряжения от выхода 6 сетевого переменного напряжения может быть выполнен в виде полупроводникового ключа, показанного на фиг.2. На фиг.2 показан полупроводниковый диодный мост, в плечах которого установлены высоковольтные диоды 19, в одной диагонали установлен высоковольтный транзистор 20, имеющий вход 7, который является входом управления узла 11. Другая диагональ моста в точках 21 и 22 включена в проводник, по которому подается сетевое переменное напряжение через узел 11 на испытуемую радиоэлектронную аппаратуру 18.
Работа предложенного устройства формирования импульса перенапряжения осуществляется следующим образом: вначале заряжают накопительный конденсатор 3 от управляемого зарядного устройства 2. Затем, перед поступлением импульса перенапряжения, отсоединяют (с помощью узла отсоединения 11) сетевое переменное напряжение от входа 10 электропитания испытуемой радиоэлектронной аппаратуры 18. Затем с помощью узла подключения 4 подсоединяют накопительный конденсатор 3 на вход 10 электропитания испытуемой радиоэлектронной аппаратуры 18 и подают, разряжая накопительный конденсатор 3, импульс перенапряжения на вход 10 электропитания испытуемой радиоэлектронной аппаратуры 18.
После окончания импульса перенапряжения отсоединяют (с помощью узла подключения 4) накопительный конденсатор 3 от входа 10 электропитания испытуемой радиоэлектронной аппаратуры и затем на вход 10 электропитания испытуемой радиоэлектронной аппаратуры 18 снова подают (с помощью узла отсоединения 11) сетевое переменное напряжение.
С помощью узла управления 9 с выхода управления 14 задается величина напряжения на выходе 16 управляемого зарядного устройства 2 и величина импульса перенапряжения, снимаемого с накопительного конденсатора 3; с выхода 17 выдается сигнал закрытия узла 11, отсоединения сетевого переменного напряжения в выбранный момент, соответствующий определенной точке на синусоиде сетевого напряжения; с выхода 15 выдается сигнал на открывание узла подключения 4 для подсоединения накопительного конденсатора 3 к входу 10 РЭА 18 в выбранный момент, соответствующий определенной точке на синусоиде сетевого напряжения. Временные соотношения показаны на фиг.3. В соответствии с описанной работой узла управления может быть построено устройство, выполняющее все необходимые функции.
Показанный на фиг.2 полупроводниковый диодный мост является стандартным устройством. При открывающем напряжении между базой и эмиттером транзистора 20 положительная полуволна напряжения с выхода 22 проходит через верхний слева (на фиг.2) диод 19, затем через открытый транзистор 20 к аноду нижнего правого диода 19 и через него на вход 22. При отрицательной полуволне напряжения на выходе 22 напряжение от выхода 22 проходит через нижний слева диод 19, через открытый транзистор 20 на катод правого верхнего диода 19, и через последний - на вход 21. Очевидно, что при закрытом транзисторе 20 напряжение через диодный мост не проходит.
c
и
пи
пи
3
3
и
и
и
На фиг.3 показана осциллограмма работы устройства для формирования импульса перенапряжения, выполненного по схеме фиг.1, причем осциллограмма показывает напряжения U и Н на входе 10 электропитания испытуемой РЭА 18 (показаны утолщенной линией). Через время t после нулевого значения сетевого напряжения закрывается узел отсоединения 11, а во время (t+t) узел 11 обрывается. В образовавшемся "колодце" длительностью t открывается и закрывается узел 4, который подключает конденсатор 3 к входу 10 РЭА, формирует и передает импульс перенапряжения U на вход 10 РЭА 18. Длительность t импульса перенапряжения U устанавливается в узле управления и задается сигналами открытия и закрытия узла 4 с выхода 15 узла управления 9.
Практическая применимость предложенного устройства формирования импульса перенапряжения подтверждается тем, что в устройстве используются стандартные и широко известные элементы, детали и технологические процессы.