Формувач струму для доменного запам’ятовуючого пристрою

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении запоминающих устройств на цилиндрических магнитных доменах (ЗУ ЦМД). Наиболее близким к заявляемому является двухканальный формирователь тока для доменной памяти [2], который содержит четыре шины управления, два разнополярных источника питания, два источника магнитного поля вращения микросхемы, включенных в два одинаковых канала формирования тока. Каждый канал содержат два управляемых основных ключа, два диода рекуперации энергии, два дополнительных разполярных источника питания. В качестве дополнительных ключей используются транзисторы разного типа проводимости, эмиттеры которых подключены к дополнительным источникам питания инверсного включения транзисторов. Недостатком этого устройства является то, что энергия потребляется только от источников питания, а дополнительные разно-полярные источники питания работают на отбор энергии, накопленной в катушках источников магнитного поля вращения микросхемы. Эта энергия поступает через диоды рекуперации энергии, дополнительные ключи и рассеивается в дополнительных разно-полярных источниках питания. В результате чего возрастает ток, потребляемый от источников питания и мощность, потребляемая устройством в целом, что снижает его надежность. В основу изобретения поставлена задача создать такой формирователь тока для доменного ЗУ, который позволял бы формировать в катушке управления доменной микросборки ток требуемой правильной треугольной формы при минимальной мощности, потребляемой от источников питания и минимальной мощности рассеяния на активных элементах схемы, что повысит надежность устройства. В данном изобретении предлагается такая схема формирователя тока, которая обеспечивает отсутствие "сквозных" токов через активные элементы и одинаковые режимы их работы. Поставленная задача решается тем, что в формирователь тока для доменного запоминающего устройства, содержащий две пары токовых ключей, входы управления которых являются одними управляющими входами формирователя, четыре диода рекуперации энергии, два источника питания, причем токовый вход первого ключа первой пары соединены с токовым входом первого ключа второй пары и положительным полюсом первого источника питания, токовый выход первого ключа первой пары соединен с токовым входом второго ключа первой пары, анодом первого диода и катодом второго диода и является первым входомвыходом формирователя, токовый выход первого ключа второй пары соединен с токовым входом второго ключа второй пары, катодом третьего диода и анодом четвертого диода и является вторым входом-выходом формирователя, токовый выход второго ключа первой пары соединен с токовым выходом второго ключа второй пары, анодами второго и третьего диодов и отрицательным полюсом второго источника питания, согласно изобретения, введена третья пара токовых ключей, входы управления которых являются другими управляющими входами формирователя, причем токовый вход первого ключа третьей пары соединен с катодом четвертого диода, токовые выходы ключей третьей пары подключены к отрицательному полюсу первого источника питания и положительному полюсу второго источника питания. Благодаря совокупности существенных признаков удалось направить ток разряда катушки управления через цепь с одним источником питания, в то время как ток заряда протекает через цепь с двумя источниками питания. При правильном выборе значений напряжения этих источников можно управлять (сделать равными) напряжением на катушке управления при ее заряде и разряде и, следовательно, уравнять времена заряда и разряда катушки, устранив возможность возникновения искажений формы тока типа "ступенька". Потери энергии определяются только сопротивлением ключей в открытом состоянии и падением напряжения на диодах рекуперации энергии. Значения максимальной амплитуды тока через эти элементы одинаковы. Кроме того, вследствие равенства формы и амплитуды токов заряда и разряда катушки управления в источнике питания происходит полная рекуперация энергии, что снижает требования, предъявляемые к этому источнику, вплоть до возможной замены его конденсатором большой емкости, и повышает надежность устройства. На фиг.1 приведена функциональная схема формирователя тока для доменного ЗУ; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов управления и эпюра тока в катушке. Формирователь тока для доменного ЗУ содержит управляющие входы 1, 2, 5, 12, 15, 16, токовые ключи 3, 4, 7, 14, 17, 18, диоды рекуперации энергии 6, 8, 11, 13, источники питания 19, 20, выходы 9, 10 для подключения катушки управления, причем токовые входы ключей 3, 17 соединены с положительным полюсом источника питания 19, токовый выход ключа 3 соединен с токовым входом ключа 4, анодом диода 6, катодом диода 8 и выходом 9 формирователя, токовый выход ключа 17 соединен с токовым входом ключа 18, анодом диода 13, катодом диода 11, выходом 10 формирователя, токовые выходы ключей 4, 18 и аноды диодов 8, 11 соединены с отрицательным полюсом источника питания 20, положительный полюс которого соединен с отрицательным полюсом источника питания 19 и токовыми выходами ключей 7, 14, токовые входы которых соединены с катодами диодов 6, 13 соответственно. Формирователь тока реализован на элементах: транзисторная сборка 1НТ251 и диодная матрица 2 ДС627А. Устройство работает следующим образом. В первой четверти периода продвигающего поля на входы 1 и 16 поступают сигналы прямоугольной формы на фиг.2). При этом замыкаются ключи 3 и 18 и ток заряда катушки фиг.2) протекает по цепи: положительный полюс источника питания 19, ключ 3, катушка, ключ 18, отрицательный полюс источника питания 20. Скорость нарастания тока определяется выражением равенство (8) можно записать в следующем виде: где - напряжение на катушке в течение времени заряда; - индуктивность катушки; - ток заряда катушки; - время заряда катушки. За время заряда, равное четверти периода продвигающего поля, ток линейно нарастает от нуля до максимального значения (фиг.2), которое можно определить из равенства где - период продвигающего поля. Откуда Напряжение заряда на катушке где и - соответственно напряжения источников питания 19 и 20, и - остаточные напряжения на ключах 3 и 18 соответственно. Подставив в (3) значение определенное в (4), получим формулу для расчета амплитуды тока в катушке где - частота продвигающего поля. Во второй четверти периода формируется ток разряда катушки. Для этого выдается сигнал прямоугольной формы фиг.2), ключи 3 и 18 размыкаются, а ключ 14 замыкается. Токе разряда протекает по цепи: отрицательный полюс источника питания 20, диод 8, катушка 9, диод 13, ключ 14, положительный полюс источника питания 20. Скорость убывания тока при этом определяется по формуле где -ток разряда катушки управления, напряжение на катушке, - время разряда катушки. За время разряда ток в катушке линейно уменьшается от максимального значения до нуля. В течение времени разряда напряжение на катушке где - напряжение источника питания 20, - падение напряжения на диодах 13 и 8 соответственно; - остаточное напряжение на ключе 14. Для того, чтобы ток в катушке имел правильную треугольную форму, необходимо обеспечить равенство времен заряда и разряда катушки, т.е. выполнить равенство Определив и из равенств (1) и (6) так как сводится к равенству то равенство (9) Используя значения и определенные в (4) и (7), можно записать Из равенства (11) видно, что изменение величины на нарушает равенства (8), при выполнении которого ток в катушке управления будет иметь правильную треугольную форму. В то время входит в выражение (5), определяющее амплитуду тока в катушке. Следовательно, изменяя можно обеспечить требуемую, амплитуду тока в катушке для любых значений индуктивности катушки и частоты продвигающего поля В третьей четверти периода продвигающего поля формируется ток заряда катушки, направление которого противоположно направлению тока, формируемого в первой четверти периода. Для этого на шины управления 2 и 15 поступают сигналы прямоугольной формы фиг.2). При этом замыкаются ключи 4 и 17 и ток заряда катушки протекает по цепи: положительный полюс источника питания 19. ключ 17, катушка, ключ 4, отрицательный полюс источника питания 20. Скорость нарастания тока в течение третьей четверти периода продвигающего поля определяется выражением где - напряжение на катушке в течение времени заряда; - индуктивность катушки; - ток заряда катушки; - время заряда катушки. За время заряда, равное четверти периода продвигающего поля, ток линейно нарастают от нуля до максимального значения (фиг.2), которое можно определить из равенства где - период продвигающего поля. Откуда Напряжение заряда на катушке где и - соответственно напряжения источников питания 19 и 20, и - соответственно остаточные напряжения на ключах 4 и 17. Подставив в (14) значение определенное в (15), получим формулу для расчета амплитуды тока в катушке для второго полупериода продвигающего поля. изменение которых можно изменением величины надежность устройства. где - частота продвигающего поля. В четвертой четверти периода формируется ток разряда катушки. Для этого поступает сигнал прямоугольной формы фиг.2), ключи 4 и 17 размыкаются, а ключ 7 замыкается. Ток разряда протекает по цепи: отрицательный полюс источника питания, диод, катушка, диод, ключ, положительный полюс источника питания. Скорость убывания тока определяется по формуле где: - ток разряда катушки управления; - напряжение на катушке; - время разряда катушки. За время разряда ток в катушке линейно изменяется от максимального значения до нуля. В течение времени разряда напряжение на катушке где - напряжение источника питания; - падения напряжения на диодах; - остаточное напряжение на ключе. Для второго полупериода продвигающего поля условие формирования тока правильной треугольной формы записывается аналогично равенству (8) что равносильно равенству Используя значения и определенные в (15) и (18) можно записать Так как цепи, формирующие ток в катушке управления в первом и втором полупериодах продвигающего поля, идентичны, и режимы работы элементов этих цепей одинаковы, то имеют место равенства и во втором периоде продвигающего поля в катушке сформируется ток правильной треугольной формы, амплитуда которого равна амплитуде тока сформированного в первом полупериоде продвигающего поля, а направление противоположно току в первом полупериоде, что следует из эквивалентности равенства (5), (11) и (16), (21) соответственно. Таким образом, введение дополнительных ключей 7, 14 и их связей с другими элементами устройства позволяет формировать в катушке управления ток правильной треугольной формы независимо от величины индуктивности катушки и значения частоты продвигающего поля, скомпенсировать что повышает