Мостовой переключатель Советский патент 1985 года по МПК H03K17/56 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к электронной коммутационной технике, ч может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления и контроля, например в цифровых аксельрометрах. Известен мостовой переключатель, содержащий коммутирующие транзисторы стабилизатор тока и блок управлеНИН, в одну пару противоположных пле мостовой схемы включены транзисторы, в другую пару противоположных плеч мостовой схемы включены сопротивления нагрузки, а стабилизатор тока включен в диагональ моста Щ Недостатком подобного устройства является низкая точность коммутации. Наиболее близким по технической сущности и схемной реализации к изоб ретению является мостовой переключатель, содержащий четыре управляемых ключевых элемента и стабилизатор тока, управляемые ключевые элементы включены в плечи моста, в первую диагональ которого включен стабилиза тор тока, первьй вьгаод второй диагонали моста соединен с первой шиной подключения нагрузки 2 . . К недостаткам данного устройства следует отнести низкую точность ком мутации, что проявляется при использова:нии мостового переключателя в та ком режиме, когда выходным параметром является величина среднего то ка в нагрузке. Причиной низкой точно ти коммутации является зависимость времени переключения (быстродействия мостового переключателя от направления тока в нагрузке. Эта зависимость является следствием того, что время отпирания для используемых в электро ной технике ключей обычно отличается от времени их запирания, что и приводит к динамической ошибке коммутации. Цель изобретения - -повьтение точности коммутации. Для достижения поставленной цели в мостовой переключатель, содержащий четыре управляемых ключевых элемента и стабилизатор тока, управляемые ключевые элементы включены в плечи моста, в первую диагональ которого включен стабилизатор тока, первьй вьтод второй диагонали моста соединен с первой шиной подключения нагрузки, введены образцовый резистор, блок гальванической развязки, два вентильных элемента, два дифференцирукядих блока, два активных фильтра нижних частот и два управляемых аттенюатора, образцовьй резистор, выводы которого соединены с вторым выводом второй диагонали и с второй шиной подключения нагрузки, включен между входами блока гальванической развязки, первый выход блока гальванической развязки соединен с вторым входом второго дифференцирующего блока и подключен к аноду первого вентильного элемента, катюд которого соединен с первым входом первого дифференцирующего блока, второй выход блока гальванической развязки соединен с вторым входом первого дифференциру}(щего блока и подключен к аноду второго вентильного элемента, катод которого соединен с первым, входом второго дифференцирующего блока, выходы дифференцирующих блоков подключены к входам активных фильтров нижних частот, выходы которых соединены с управляющими входами управляемых аттенюаторов, входы управляемых аттенюаторов подключены к управляю- щим шинам устройства, а выходы управляемых аттенюаторов соединены с попарно объединенными управляющими входами управляемых ключевых элементов, включенных в противоположные плечи моста. Отметим, что возможно непосредственное использование первичной обмотки трансформатора в качестве образцового резистора. На чертеже изображена принципиальная схема, иллюстрирующая пример конкретной реализации предлагаемого устройства при использовании полевых транзисторов в качестве управляемых ключевых элементов и диодов в качестве вентильных элементов. 1 Мостовой переключатель содержит управляемые ключевые элементы 1-4, стабилизатор токи 5, образцовьй резистор 6, блок гальванической развязки 7, вентильные элементы 8 и 9, дифференцирующие блоки 10 и 11, активные фильтры нижних частот 12 и 13, управляемые аттенюаторы 14 и 15. Блок гальванической развязки 7 содержит трансформатор 16, выводы первичной обмотки 17 которого соединены с входами 18 и 19 блока гальванической развязки, а выводы вторичной обмотки 20 которого соединены с выходами 21 и 22 блока, гальваническо развязки. Управляквдие. входы управля мых аттенюаторов 14 и 15 соединены с управляющими шинами 23 и 24 устрой ства, а нагрузка (показана пунктиром) подключена к шинам 25 и 26 подключения нагрузки; первый и второй выходы 21 и 22 блока гальваниче кой развязки соединены соответствен но с вторыми входами 27 и 28 второг и первого дифференцирующих блоков 11 и to соответственно, а катоды вентильных элементов 8 и 9 соединен с первыми входами 29 и 30 первого и второго дифференцирующих блоков 10 и 11 соответственно; выходы 31 и 32 дифференцирующих блоков 10 и 11 соединены с входами 33 и 34 активных фильтров нижних частот 12 и 13, выхо ды 35 и 36 которых соединены с управляющими входами управляемых аттенюаторов 14 и 15. Мостовой переключатель функционирует следующим образом. На управляющие шины 23 и 24 устройства поступают парафазные управляющие сигналы. С выходов управляемых аттенюаторов 14 и 15 эти парафаз ные сигналы поступают на затворы полег вых транзисторов 1-4 (т.е. .на управг ляющие входы управляемых ключевых эл ментов) , осуществляя поочередное отпирание пар .полевых транзисторов, включённых в противоположные плечи моста. В один полупёриод отпираются полевые транзисторы 1 и 4 а в другой - полевые транзисторы 2 и 3: В зависимости от того, какая пара полевых транзисторов открыта, измёняется направление тока в нагрузке. : Сигнал с образцового резистора,вкл ченного последовательно с нагрузкой. через блок 7 гальванической развязки (который предотвращает yiечку тока из прецизионной цепи стабилизатора тока 5) и вентильные элементы 8 и 9 поступает на входы 28 и 29 первого дифференцируницего блока 10 и входы 27 и 30 второго дифференцирующего блока 11. На входе 30 первого дифференцирующего блока 10 вьделяются сигналы,амплитуда которых обратно пропорциональна длительности фронта импульсов на образцовом резисторе 6, а следовательно, и на нагрузке. Амплитуда импульсов на выходе 32 второго дифференцирукицего блока 11 обратно пропорциональна длительности спада упомянутых импульсов. С выходов 35 и 36 активных фильтров нижних частот 12 и 13 напряжение, определяемое длительностью фронта или спада импульсов в нагрузке, поступает на управляющие входы уцравляемых аттенюаторов 14 и 15. Это ведет к изменению коэффициента ослабления управляемых аттенюаторов, а следовательно, к изменению амплитуды управляющих импульсов, поступающих на затворы полевых транзисторов. Изменение управляющего напряжения на затворах полевых транзисторов 1-4 обеспечивает выравнивание их времен отпирания и запирания. Положительным эффектом предпожен- ного технического -решения является повышение тоности коммутации. Этот эффект проявляется в том случае, когда выходным параметром мостового переключателя является среднее значение тока в нагрузке. Повьлаение точности коммутации является следствием того,что в описанном устройстве длительности фронта и спада сигнтла в нагрузке поддерживаются равными, что исключает динамическую ошибку коммутации.

МОСТОВОЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий четьфе управляемых ключевых элемента и стабилизатор тока, управляемые ключевые элементы включены в плечи моста, в Первую диагональ которого включен стабилизатор тока, первый вывод второй диагонали моста соединен с первой шиной подключения нагрузки, отличающийся тем, что-, с целью повышения точности коммутации, в него введены,обраэцовьй резистор, блок гальванической развязки, два вентильных элемента, два дифференцирующих блока, два активных фильтра нижних частот и два управляемых аттенюатора, образцовьй резистор, выводы которого соединены с вторым выводом второй диагонали моста и второй шиной подключения нагрузки, включен между входами блока гальванической развязки, первьй выход блока гальванической развязки соединен с вторым входом второго ди|1)ференцирующего блока и подключен к аноду первого вентильн.ого элемента катод которого соединен с первым входом первого дифференцирующего блока, второй выход блока гальванической развязки соединен с вторым входом первого дифференцир укядего блока и подключен к аноду второго вентильного элемента, катод которого соединен с первым входом второго дифференцирую(Л щего блока, выходы дифференцирующих блоков подключены к входам активных С фильтров нижних частот, выходы которых соединены с управляющи1.1И входами управляемых аттенюаторов, входы управляемых аттенюаторов подключены к управляющим шинам устройства, a выхо:Ад ды управляемых аттенюаторов соединены с попарно объединенными управляющи :п ми входами управляемых ключевых элементов, включенных в противоположные ч1 плечи моста. эо