Широтно-импульсный модулятор Советский патент 1983 года по МПК H03K7/08 

(54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к импульсным преобразователям напряжения, и может быть использовано в импульсных вторичных источниках питания с : ,широтно-импульсным регулированием.. известны широтно-импульсные модуляторы, включающие в себя дискритизатор, генератор пилообразного напряжения, компаратор С Недостатком известных устройств при применении их-во вторичных источниках питания являются искажения в тракте преобразования, которые возникают вследствии эффекта перерегулирования. Для устранения такого аида искажений максима.пьный временной интервал устанавливают либо постоянным порогом ограничения непосредственно в компараторе tl либо вводят источник порогового напряжения с нелинейной цепью ограничения в дескритизаторе 2 , либо применяют цифровой метод ограничения длительности широтно-импульсного сигнала З3 и f4. Однако известные устройства l при применении их во вторичных источниках питания ВИП не позволяют обеспечить стабилизацию выходного напряжения в широком диапазоне изменения напряжения входной сети, так как диапазон регулирования ограничен нестабильностью порога амплитудного ограничителя.

В устройствах -и |4 ограничение длительности широтно-импульсного сигнала обеспечивается с помощью аналого-цифрового преобразователя счетчикового типа, что значительно ус10 схему ВИП.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является широтно-импу.льсный модулятор, выполненный на ocHosg линейного разряда

15 накопительного конденсатора, предварительно заряженного до величины, управляющего напряжения, который строится на баз.е управляемого, одновибратора , находящегося в .ждущем

20 режиме, содержащий к.пючевой элемент на транзисторе и транзистор с общим эмиттером, база которого через последовательно соединенные время-задающий конденсатор и переход эмиттер25база эмиттерного повторителя подключена к управляющему входу. 5.

Недостатком известного устройства является искажение в тракте преобразования, которое возникает вследствие 30 эффекта перерегулирования. Действительно, iipn больших величинах управл ющего сигнала длительность временного интервала, вырабатываемого устройством, может оказаться больше периода следования импульсов синхро низации. В результате к моменту пос тупления следующего импульса синхро низации устройство еще не возвращается в исходное состояние. При этом происходит пропуск очередного импул са- синхронизации и, следовательно, пропадание широтно-модулированного импульса на выходе устройства. След ющий запуск устройства происходит только через период следования импульсов синхронизации. В связи с вышеописанными искажени ями известное устройство имеет ограниченное применение. Оно не может быть использовано; например, в импуль ных вторичных источниках питания с широтно-импульсным регулированием. Действительно, во вторичном источнике возникают условия неустойчивой работы вследствие эффекта перерегулирования при использовании в качестве узла управления устройства. . Цель изобретения - повышение функ циональной надежности путем устранения искажений в тракте преобразования, возникающих вследствие эффекта перерегулирования. Поставленная цель достигается тем, чфо в широтно-импульсный модуля тор, содержащий управляемый одновибратор, выполненный на ключевом элементе и транзисторе,включенном по схеме с общим эмиттером, база которого через последовательно соединенные времязадающий конденсатор и пере ход эмиттерного повторителя подключера к управляющему входу, и вход син роиизации введены узел времяимпульсного ограничения-и последовательно соединенные преобразователь длительности импульсов, узел коррекции длительности импульсов и логический элемент ИЛИ, другой вход которого соедине к выходу ключевого элемента,а выход - к базе транзистора, эмиттерного повтор теля одновибратора, при этом вход синхронизации устройства соединен с входом преобразователя длительност импульсов и управляющими входами узлов коррекции длительности импульсов и времяимпульсного ограничения причем вход последнего подключен -к коллектору транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, а выход к упрагляющему входу ключевого элемента одновибратора. На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - временн диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства. Устройство содержит одновибратор 1, выполненный на ключевом элементе 2 и транзисторе с общим эмиттером 3, база которого подключена к токозадающему резистору 4 непосредственно, а к управляющему входу 5 устройс тва через последовательно соединенные времязадающий конденсатор 6 и переход эмиттер-база эмиттерного повторителя 7. Блок 8 времяимпульсного ограничения включен между коллектором транзистора 3 и управляющим входом ключевого эмиттера 2 одновибратора 1. Преобразователь 9 длительности импульсов, блок 10 коррекции длительности импульсов и элемент ИЛИ 11.соединены последовательно. Другой вход элемента ИЛИ 11 соединен с выходом ключа 2, а выход подключен в базе эмиттерного повторителя 7 одновибратора 1. При этом вход преобразователя 9- длительности импуль-сов и управляющий вход блока 10 коррекции длительности импульсов и блока 8 времяимпульсного ограничения соединены с входом синхронизации 12 устройства. Устройство работает следующим Образом. В исходном состоянии на входе 12 имеется напряжение (,фиг.2а} положительной полярности. Транзистор одновибратора 1 насыщен, так как его база подключена .через токозадающий резистор 4 к источнику напряжения положительной полярности. Коллекторное напряжение транзистора равное нулю, удерживает через блок 8 времяимпульсного ограничения, выполненный, например, на диодном ограничителе, транзисторный ключ в запертом состоянии, при этомг у-зел 10 коррекции длительности импульсов удерживается в запертом состоянии и отсутствует влияние на базу эмиттерного повторителя 7 со стороны выходов блока 10 коррекции длительности импульсов и ключа 2 через элемент ИЛИ 11, выполненный, например, на диодах. Времязадающий конденсатор 6 удерживается заряженным через эмиттерный повторитель 7 до напряжения, приложенного к управляющему входу 5 устройства. При поступлении импульса (фиг.2С() логического О на вход синхронизации 12 преобразователь 9 длительности импульсов, выполненный на двух транзисторах по схеме кипп-реле, вырабатывает импульс ( б Я логическую 1, длительность которого равна удвоенной длительности импульса синхронизации. При этом в течение действия импульса синхронизации фиг.2 узел 10 коррекции длительности импульсов и 8 времяимпульсного ограничения удерживаются в запертом состоянии. При этом, если одновибратор 1 находится в исходном состоянии, то его состояние ( фиг. 2д)в течение действия импульса синхронизации (фиг.2а) не изменяется. После окончания импульса синхронизации (фиг. 2ci ) снимается запрет с блоков 8 и 10. При этом через элемент ИЛИ 11 на базу эмиттерного повторителя 7 поступает вторая половина выходного импульса (фиг.2и) преобра зователя длительности импульсов 9, ине тированного узлом 10 коррекции длительности импульсов. Времязадающий. конденсатор 6 начинает разряжать ся (фиг.21) через токозадающий резистор 4, диод, включенный параллель но переходу база-эмиттер эмиттерного повторителя 7, элемент ИЛИ 11 и узел 1 .коррекции длительности иМпульсов. . Транзистор 3 запирается напряжением времязадающего конденсатора б. Это приводит к отпиранию транзистора ключа 2 (фиг. 2 (5) через блок 8 времяимпульсного ограничения. После окончания импульса на выходе преобра зователя 9 длитель.ности импульсов времязадающий конденсатор 6 продолжает разряжаться через элемент ИЛИ 11 и насыщенный транзистор ключа 2. Транзистор 3 одновибратора 1 удер живается в запертом состоянии в течение разряда времязадающего конденсатора б (фиг.З-г,). В момент, когд напряжение на базе транзистора 3 достигает примерно+(0, 6-0 ,7 В.фиг.22 транзистор 3 отпирается, а транзистор ключа 2 запирается, что соответствует исходному состоянию ус |ройства. Момент отпирания транзистора 3 и запирания транзистора ключа 2 соответствует временному положению модулированного фронта импульса (фиг.2с , снимаемого с одновибратора 1. При этом длительность широтно-модулированного импульса (фиг. про порциональна величине управляющего напряжения на входе 5. Если управляю щее напряжение на вход 5 .настолько велико, что временной интервал,вырабатьшаемый одновибратором 1, оказывается больше периода следования импульсов синхронизации (фиг. время перерегулирования (фиг.2 t7 , то вступает в действие блок времяимпульсного ограничения 8. При поступлении очередного импульса на вход синхронизации 12 блок времяимпульсного ограничения 8 запирается и стопорит работу одновибратора,1, т.е. принудительно устанавливает транзистор ключа 2 в исходное запретное сос тояние. При этом времязадающий конденсатор б вновь заряжается через эмиттерный повторитель 7 до величины управляющего напряжения. Поэтому по ле окончания импульса синхронизации (,фиг.2д} в очередном цикле широтно импульсного преобразования искажения отсутствуют. Таким образом, в отличие от изестного в предлагаемом широтно-имульсном регуляторе отсутствуют исажения преобразования при больших ровнях управляющего напряжения. В езультате при использовании предлааемого устройства в качестве широтно-импульсного регулятора исключается неустойчивость петли обратной свя зи импульсного ВИП, которая имеет есто при использовании известного в ВИП вследствие эффекта перерегулирования. Формула изобретения Широтно-импульсный модулятор, содержащий управляемый одновибратор, выполненный на ключевом элементе и транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, база которого через последовательно соединенные времязадающий конденсатор и переход эмиттербаза эмиттерного повторителя подключен к управляющему входу и вход синхронизации, отличающийс я тем, что, с целью повышения функциональной надежности путем устранения искажений в тракте преобразования, возникающих вследствие эффекта перерегулирования, узел времяимпульсного ограничения и последовательно соединенные преобразователь длительности импульсов, узел коррекции длительности импульсов и логический элемент ИЛИ, другой вход которого подключен к выходу ключевого элемента, а выход - к базе транзистора, эмиттерного повторителя одновибратора, при этом вход синхролизации устройства соединены с входом преобразователя длительности импульсов и управляющими входами узлов коррекции .длительности импульсов и времяимпульсного ограничения,причем вход последнего подключен к коллектору транзистора,включенного по схеме с общим эмиттером, а выход - к управляющему, входу ключевого элемента одновибратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 288062, кл. Н 03 К 5/04, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 438104, кл. Н 03 К 7/10, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР 374735, кл. Н 03 К 7/08, 1971. 4.Авторское свидетельство СССР . № 458946, кл. Н 03 К 7/10, 1973. .5. Махненов В.Д., Милохин Н.Т. Устройства частотного и времяимпульсного преобразования. М., Энергия, 1970, с. 102, р. 42.