Импульсный модулятор Советский патент 1989 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах импульсного питания ра.диотехнических устройств различного назначения,

Целью изобретения является расширение частотного диапазона при сохранении- стабильности амплитуды выходНьк импульсов,

На чертеже изображе.на принципиальная схема импульсного модулятора.

Импульсный модулятор содержит источник 1 питания, зарядный трансформатор 2, зарядный диод 3, емкостной накопитель 4 энергии, разрядный коммутатор 5, датчик 6 напряжения, генератор 7 управляющих импульйов, например мультивибратор, зарядный коммутатор 8, нагрузку 9, датчик 10 тока, элемент 11 сравнения, источншс 32 опорного напряжения, первый формирователь 13 импульсов, например ШИМ-модулятор,. второй формирователь 14 импульсов, например блркйнг-генератор. Генератор 7 управляющих импульсов и формирователи 13 и 14 импульсов входят в блок управления.

Между выводами источника 1 питания включены последовательно соединенные первичная обмотка зарядного трансформатора 2, зарядный коммутатор 8 и .датчик 10 тока. Первый вывод вторичной обмотки зарядного трансформатора 2 соединен с общей шиной, а ее второй вьшод - с анодом зарядного диода 3, катод которого подключен к первому выводу разрядного коммутатора 5 и к первому вьюоду емкостного накопителя 4 энергии. Второй вывод разрядного коммутатора 5 через нагрузку 9 соединен с общей шиной и вторым вьшодом емкостного накопителя 4 энергии, параллельно которому подк,шочен датчик 6 напряжения. Выходы датчика 6 напряжения и датчика IQi тока соединены последовательно и подключены к первому входу элемента 11 сравнения, второй вход которого соединен с источником 12 опорного напр51жения. Вход блока 15 управления соединен с шиной запускающих импульсов, первый выход- с управляюгцим входом зарядного коммутатора 8, второй выход - с управляющим входом разрядного коммутатора 5, в.качестве которого может быть использован тиристор, а управляющий вход - с выходом элемента J1 сравнения, Об единенные

входы генератора 7 управляющих импульсов и второго формирователя 14 импульсов подключены к входу блока 5 управлен 1я, выход генератора 7 управляющих импульсов соединен с входом первого формирователя 13 импульсов, выход которого подключен к первому выходу блока 15 управления, уп; равляющий вход - к зправляющему входу блока 15 управления, а выход формирователя 14 импульсов соединен с вторым выходом блока 15 управления.

Импульсный модулятор работает следующим образом.

Генератор 7 управляющих импульсов работает в автоколебательном режиме с определенной частотой и управляет работой первого формирователя 13 импульсов , Импульсы, поступающие с шины запускающих импульсов, синхронизируют работу генератора 7 управляющих импульсов и второго формирователя 14 импульсов. Если частота повторения импульсов с шины запускающих импульсов вьше собственной частоты генератора 7, то последний выдает импульсы с частотой повторения внешнего запуска. При частоте повторения импульсов внешнего запуска ниже собственной чadтoты генератора 7 управляющих импульсов последний работает в автоколебательном режиме с собственной частотой.

При поступ.пении управляющего сигнала на зарядный коммутатор 8 последний открывается и через первичную обмотку зарядного трансформатора 2 и датчик 10 тока протекает ток, накапливая в индуктивности первичной обмотки зарядного трансформатора 2 анергию магнитного поля.При достижении в датчике 10 тока определенной величины с элемента I1 сравнения подается сигнал на управляющий вход формирователя 13, управляющий длительностью импульса,Импульс с зарядного коммутатора 8 снимается и noc-v ледний закрывается,При закрытии коммутатора 8 энергия, запасенная в зарядном трансформаторе 2, поступает через зарядный диод 3 в накопитель 4

При частоте сигнала с щины запускающих импульсов вьше собственной частоты генератора 7 управляющих импульсов зарядный ком1 1утатор 8 и разрядный коммутатор 5 )зключается синхронно, т.е. во время запаса энергии в зарядном трансформаторе 2 накопитель энергии 4 разряжен. В этом случае на элемент 1 сравнения поступа ет напряжение с датчика 10 тока, ко торое пропорционально току через пер вичную обмотку зарядного трансформатора, а напряжение с датчика 6 напря жения равно нулю. Нестабильность нап ряжения заряда накопителя 4 зависит от выполнения датчика 10 тока, элемента 11 сравнения и нестабильности опорного напряжения. Для обеспечения высокой стабильности напряжения на накопитель 4 необходимо поддерживать постоянным ток через первичную обмот ку зарядного трансформатора 2, Рассмотрим более подробно работу устройства на низких частотах повторения импульсов, т.е. на частотах сигнала с шины запускающих импульсов меньше собственной частоты генератора 7 . В данном случае на нестабильность амплитуды выходных импульсов большое влияние оказывают потери в накопителе 4 в паузе между срабатыва ниями разрядного коммутатора 5 за счет токов утечки зарядного диода 3 и диэлектрика конденсатора. Этот недостаток устраняется тем, что в паузе между срабатываниями разрядного коммутатора 5 происходит подзаряд на копителя 4 за счет включения зарядного коммутатора 8 с собственной час тотой генератора 7. После разряда накопителя 4 на наг рузку 9 происходит накопление энергии в зарядном трансформаторе 2 и напряжение, до которого происходит заряд накопителя 4, определяется тол ко датчиком 10 тока, т.е. начало работы совпадает с работой на высоких частотах. В паузе между срабатываниями разрядного коммутатора 15 с помощью генератора 7 происходит дополнительное срабатывание зарядного коммутатора 8. На элемент 11 сравнения поступает напряжение с датчика 6 напряжения и напряжение с датчика.10 тока, которое пропордионально току через зарядный трансформатор 2. Напряжения с датчиков 6 и 50 суадшруются и сравниваются с опорным напряжением источника 12, Элемент 1 сравнения срабатьшает при значительно меньшем токе через зарядный трансфорь5атор 2 и энергии Б нем запасается столько, сколько необходимо для компенсации потерь энергии в накопителе 4. Если потери энергии в накопителе 4 составят большую величину, то это приводит к уменьшению напряжения, которое поступает с датчика 6 напряжения на элемент И сравнения. Так как с опорным напряжением сравнивается сумма напряжений с датчиков 6 и 10,то при 1даеньшении напряжения с датчика 6, сигнал рассогласования с элемента 1i сравнения увеличивает длительность импульса упр авления зарядпым коммутатором 8 и, следовательно, сигнал с датчика 10. Такимобразом, ток через первичн то обмотку зарядного трансформатора 2 нарастает до большей величины и в нем запасается больше энергии. Следовательно, увеличение потерь энергии в накопителе 4 влечет за собой увеличение энергии, запасаемой в зарядном трансформаторе 2j т.е. в паузе между срабатываниями разрядного коммутатора 8 запасается энергия, необходимая только дпя комп,енсации потерь в накопителе энергии 4. Стабильность напряжения на накопителе 4 в этом случае зависит только от собственной частоты генератора 7 заправляющих импульсов, с которой происходит компенсация потерь энергии (подзаряд) накопителя 4. Увеличение собственной частоты следования импульсов с генератора 7 управляюш1их импульсов приводит к повышению стабильности напряжения на накопителе 4 и, следовательно, к повьш1ению стабильности амплитуды импульсов на нагрузке 9. . Таким образом, в импульсном модуляторе осуществляется сохранение стабильной амплитуды выходньк импульсов при работе в широком диапазоне изменения частоты запускающих импульсов.

1. ИМПУЛЬСНЬЙ МОДУЛЯТОР, содержащий источник питания, к вьюодам которого подключены соединенные последовательно первичная обмотка зарядного трансформатора и зарядный коммутатор, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу разрядного коммутатора, а вход - к шине запускающих импульсов, зарядный диод, катод которого соединен с первым вьшодом емкостного накопителя энергии и первым вьшодом разрядного коммутатора, нагрузку, первый вьшод которой подключен к общей шине и первому выводу вторичной обмотки зарядного трансформатора, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона при сохранении стабильности амплитуды выходных импульсов, в него введены датчик тока, датчик напряжения, элемент сравнения и источник опорного напряжения, причем второй вывод емкостного накопителя энергии соединен с общей шиной, датчик тока включён последовательно с первичной обмоткой зарядного трансформатора, датчик напряжения подклзочен параллельно емкостному накопителю энергии, выходы датчиков напряжения и тока соединены последовательно и подключены .к первому входу элемента сравнения, второй вход которого соединен с источником опорного.напряжения, а выход - с управляющим в.юдом блока управления, второй вьшод разрядного коммутатора подключен к второму выводу нагрузки, g а анод зарядного диода - к второму выводу вторичной обмотки зарядного трансформатора. 2. Модулятор по п. , отличающийся тем, что.блок управления содержит генератор управляющих импульсов, первый и второй формироваю о тели импульсов, причем объединенные входы генератора управляющих импульсов и второго формирователя импульсов подключены к входу блока управления, выход генератора управляющих импульсов соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого подключен к первому выходу блока управления, управляющий вход - к управляющему входу блока управления, а выход второго формирователя .импульсов соединен с вторым выходом блока управления.