Усилитель мощности класса Д Советский патент 1985 года по МПК H03F3/217 

Изобретение относится к радиотех нике и может использоваться для управления исполнительными электродвигателями постоянного тока. Цель изобретения - ограничени:. тока якоря электродвигателя при реверсе, На фиг. 1 приведена электрическая функциональная схема предлагаемого усилителя мощности класса Д на фиг. 2 и 3 - электрические принципиальные схемы предварительных уси лителей .первого, третьего и четверто го, второго соответственно. Усилитель мощности класса Д содер жит широтно-импульсный модулятор 1, вьшолненный на первсу и втором компараторах 2 и 3 и генератора 4 пилообразного напряжения, источник 5 нап ряжения смещения, мостовой усилитель 6 мощности, первый, второй, третий и четвертьй предварительные усилител 7, 8, 9 и 10, двухпозиционньй релейный элемент 11с зоной нечувствитель ности, якорь 12 электродвигателя. Усилитель мощности класса Д работает следующим образом. В статическом состоянии (управляю щий сигнал на входе широтно-импульсного модулятора 1 Ug 0) пороги срабатывания компараторов 2 и 3 установлены напряжением смещения выше амплитудного значения сигнала с генератора 4 пилообразного напряжения поступающего на входы компараторов 2 и 3. При этом на выходах компарато ров 2 и 3 формируются сигналы отрица тельной полярности, и силовые ключи 13 и 14 мостового усилителя 6 закрыты через предварительные усилители 7 и 9, а силовые ключи 15 и 16 через предварительные усилители 8 и 10 открыты, т.е. цепь якоря 12 электродвигателя замкнута. Входной сигнал положительной полярности, поступающий на входы компараторов 2 и 3, переключает компаратор 2, и при Ugx сигнал на его выходе становится положительным, при этом силовые ключи 13 и 16 закрыты,а сиЛовые ключи 15 и 14 открыты. Напряжение сети питания подключается к якорю 12 электродвигателя и к входу 17 двухпозиционного релейного эле622мента 11. С выхода 18 двухпозиционного релейного элемента 11 напряжение отрицательной полярности поступает на неинвертируюпщй вход компаратора 3, в точку подключения источника 5 напряжения смещения, которое увеличивает порогосрабатьшание компаратора 3 и создает запрет его переключе- ния входным сигналом. Когда входной сигнал сменяет знак (на вход широтно-импульсного модулятора 1 поступает сигнал реверса отрицательной полярности), компаратор 2 и силовые ключи 13, 14, 15 и 16 переключаются в исходное состояние, якорь 12 электродвигателя отключается от напряжения сети питания. Якорь 12 продолжает вращаться в режиме динамического торможения, так как его цепь замкнута через открытые силовые ключи 15 и 16. ЭДС электродвигателя уменьшается от Е г; Up до Е О и как только станет меньше установленной величины, величины нечувствительности двухпозиционного релейного элемента 11, напряжение на его выходе стает равным нулю, порог срабатывания компаратора 3 уменьшается до установленной величины, переключается управляющим входным сигналом. Напряжение с выхода компаратора 3 через предварительные усилители 8 и 7 закрывает силовой ключ 15 и открывает силовой ключ 13. Электродвигатель подключается к источнику питания в другой полярности. ЭДС электродвигателя Е., В момент реверса суммируется с напряжением источника 19 питания Ufj . Амплитуда тока через силовые ключи и якорь 12 электродвигателя в момент реверса ограничивается до значения, близкого к пусковбму току. Аналогично происходит процесс реверса и в другом направлении с задержкой напряжением положительной полярности (с выхода 18 двухпозиционного релейного элемента 11) переключения компаратора 2 управляющим входным сигналом на время уменьшения ЭДС якоря 12 электродвигателя до значения установленного величиной зоны нечувствительности двухпозиционного релейного элемента 11.

Преддарительный ин8ертирдющий

усилитель- j +

Фиг.З

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ КЛАССА Д, содержащий широтно-импульсный модулятор, выполненный на первом и втором компараторах и генераторе пилообразного напряжения, причем первые входы первого и второго компараторов объединены и являются входом усилителя мощности класса Д, а вторые входы соединены соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника напряжения смещения, при этом выход первого компаратора является первым выходом широтно-импульсного модулятора и через первый и второй предварительные усилители подключен соответств нно к первому и второму входу управления мостового усилителя мощности, а выход второго компаратора является BTopbiM выходом широтно-импульсного модулятора и через третий и четвертый предварительные усилители подключен соответственно к третьему и четвертому входу управления мостового усилителя мощности, в диагональ которого включен якорь электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью ограни(Л чения тока якоря электродвигателя при реверсе, в усилитель введен двухпозиционный релейный элемент с зоной нечувствительности, входы которого S подключены к вьтодам якоря электро-г двигателя, а первый и второй выходы - к вторым входам соответственно первого и второго компараторов. сг 00 05 ю