Широтно-импульсный модулятор для стабилизированного преобразователя Советский патент 1987 года по МПК H03K7/08 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для управления стабилизированными преобразователями.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности модулятора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы напряжений в различных узлах схемы.

Устройство содержит управляемый генератор 1 пилообразного напряжения, задающий генератор 2, пороговый элемент.3, элемент НЕ 4, элемент И-НЕ 5, первый и второй триггеры 6 и 7, стабилитрон 8, первый и второй входы 9-И 10 управления модулятора, первый, второй, третий и четвертый выходы 11-14 модулятора, управляющий транзистор 15, транзистор 16 сброса, резистор 17, конденсатор 18, стабилизированный преобразователь 19.

На фиг. 2, обозначены: эпюра 20 напряжения на выходе задающего гене- ратора 2, зшора 21 напряжения на выходе управляемого генератора 1 пилообразного напряжения,.эпюра 22 напряжения на выходе порогового элемента 3, эпюра 23 напряжения на выходе элемента И-НЕ 5, эпюры 24 и 25 напряжения на прямом и инверсном выходах первого триггера 6 соответственно, эпюра 26 напряжения на прямом выходе второго триггера 7. Кроме того, на фиг. 1 и 2 обозначено U - источник постоянного напряжения управляемого генератора 1 пилообразного напряжения, tUnp - выходное напряжение стабилизированного преобразователя 19, фазовый сдвиг импульсных последовательностей на первом 11 и втором 12 выходах модулятора.

Выход задающего генератора 2 подключен к синхровходу первого триггера 6, к входу элемента НЕ 4 и к входу Сброс управляемого генератора пилообразного напряжения, первый и второй входы которого являются соответственно первым 9 и вторым 10 входами модулятора, подключенными к выходным клеммам -t-U и стабилизированного преобразователя 19 соответственно. Выход управляемого генератора 1 -подключен к входу порогового .элемента 3 и к катоду стабилитрона 8, выход элемента НЕ 4 соединен с первым входом элемента И-НЕ 5,

второй вход которого соединен с выходом порогового элемента 3, а выход элемента И-НЕ 5 подключен к синхровходу второго триггера 7, информационный вход которого подключен к информационному входу и инверсному выходу первого т-риггера 6. Прямой и инверсный выходы первого триггера 6 являются первым 11 и вторым 12 выходами модулятора, а прямой и инверсный выходы второго триггера 7 являются третьим 13 и четвертым 14 выходами модулятора.

Управляемый генератор 1 пилообразного напряжения выполнен по известной схеме, причем его первый управляющий вход соединен с первым выводом токоограничивающего резистора 17 и с источником питания управляемого генератора 1, второй управляющий вход которого соединен с базой управляющего транзистора 15, эмиттером соединенного с вторым выводом резистора 17, а коллектором

подключенного к первой обкладке конденсатора 18, коллектору транзистора 16 сброса и к выходу управляемого генератора I, вход Сброс которого соединен с базой транзистора 16 сбро- са, эмиттером соединенного с второй обкладкой конденсатора 18 и с общей шиной модулятора.

Устройство работает следующим

образом.

Импульсы с выхода задающего генератора 2 формируют на прямом и инверсном выходах первого триггера 6 посггдовательности импульсов 24 и 25.

Кроме этого, импульсы задающего генератора 2 осуществляют Сброс управляемого генератора 1 пилообразного напряжения, затем на выходе управляемого генератора 1 формируется

линейно нарастающее напряжение, подаваемое на вход порогового элемента 3. На выходе порогового элемента 3 формируется импульс 22, длительность t которого определяется напряжением,

подаваемым на первый 9 и второй 10 управляющие входы модулятора. Этот импульс поступает на второй вход элемента И-НЕ 5, на первый вход которого поступает инвертированный импульс

задающего генератора 2. На выходе элемента И-НЕ 5 формируются импульсы 23 напряжения, они поступают на син- хровход второго триггера 7 и формируют на его прямом выходе импульсную

последовательность 26, сдвинутую относительно импульсной последовательности 24 (на прямом выходе первого триггера 6) на величину t. На инверсном выходе второго триггера 7 формируется импульсная последовательность со сдвигом на относительно напряжения на инверсном выходе первого триггера 6.

Пусть только что проследовал тактовый импульс от задающего генератора 2 и на конденсаторе 18 напряжение равно нулю, В зависимости от величин управляющего напряжения изменяется величина базового тока управляющего транзистора 15, коллекторным током которого заряжается конденсатор 18. Причем ток заряда (ток коллектора) практически постоянен и напряжение на конденсаторе 18 нарастает линейно до пробоя стабилитрона 8 (фиг. 2, поз. 21), В момент достижения порогового значения напряжения U срабатывает пороговый элемент 3 и на его выходе напряжение становится нулевым, В результате, несмотря на наличие на выходе элемента НЕ 4 логической 1, на выходе элемента И-НЕ 5 появляется вместо О логическая 1 (фиг, 2, поз, 23), поступающая на синхровход триггера 7, срабатывающего под действием положительного (переднего) фронта. При поступлении следующего тактового импульса сбрасывает транзистор 16 сброса и полностью разряжает конденсатор 18, что приводит к одновременному переключению порогового элемента 3 и триггера 6. Ограничение напряжения на конденсаторе 1В с помощью стабилитрона 8 позволяет обеспечить одинаковое бремя его разряда при любой крутизне фронта напряжения управляемого генератора 1, Триггер 6 включен по схеме тактовой частоты на два (информационный вход триггера 6 типа D подключен к его инвертирующему выходу), и всегда при поступлении тактового -импульса синхровход триггер 6 переключается, причем триггер 7 (относительно триггера 6) всегда устанавливается в противофа- зе при поступлении на его синхронизирующий вход импульса от эле- мента И-НЕ 5,

При работе широтно-импульсного модулятора в цепи управления стабилизированного преобразователя 19 .пря

моугольные импульсы, поступающие с триггеров 6 и 7, служат для раскачки предварительного усилителя (при необходимости) и затем транзисторов силового инвертора стабилизированного преобразователя, а напряжение с выхода стабилизированного преобразователя через цепь обратной связи поступает на первый 9 и второй 10 управляющие входы модулятора. Примем с увеличени ем фазового сдвига напряжение уменьшается, а с уменьшением - увеличивается. Поэтому, если произошло уменьшение напряжения, то снизятся базовый и коллекторный токи транзистора 15, конденсатор 18 заряжается медленнее, напряжение на нем нарастает (фиг, 2, поз, 27) и достигает

порогового значения через

-(Г

В результате время, в течение которого напряжения 25 и 26 равны 1 увеличивается, в результате чего возрастает длительность импульса на выходе силового инвертора стабилизированного преобразователя 19 и соответственно увеличивается выходное напряжение , т,е. осуществляется стабилизация. Таким образом, регулируя заряд конденсатора 18, можно управлять величиной фазового сдвига между прямоугольными импульсными напряжениями, поступающими с триггеров 6 и 7, и осуществлять стабилизацию выходного напряжения преобразователя 19,

Применение управляемого генератора прямоугольных напряжений, управляющий вход которого подключен к выходу преобразователя, исключает многократное переключение порогового элемента (размывание фронтов) и сбои в работе триггера модулятора, так как выходное напряжение преобразователя с помехами является только управляющим для процесса заряда конденсатора (происходит интегрирование - сглаживание импульсных помех). Кроме того, в переходных динамических режимах стабилизированного преобразователя, когда на его выходе напряжение близко к нулю, ток заряда конденсатора 18 мал и напряжеие на нем не может достигать уровя срабатывания порогового элемента 3, который перестает переключаться. Однако переключение триггера 7 в том случае происходит за счет инверированного импульса от задающего

генератора 2, проходящего- через элемент И-НЕ 5, т.е. триггеры 6 и 7 коммутируются практически синхронно. При высоком выходном напряжении преобразователя (перерегулирование при запуске) управляющий транзистор 15 полностью открыт, конденсатор 18 заряжается относительно быстро, обеспечивая крутой передний фронт импульса Напряжения (фиг,. 2, поз, 21), т.е. tjv 0. Задний же фронт формируется транзистором 16 сброса и импульсы триггеров 6 и 7 следуют в противофазе.

Таким образом, исключаются сбои в модуляторе во время переходных процессов в стабилизированном преобразователе.

им выходом с синхровходом второго

Формула изобретения 20 триггера, информационный вход которого соединен с информационным вхоШиротно-импульсный модулятор для дом и инверсным выходом первого триг- стабилизированно о преобразователя, гера, подключенного своим синхровхо- содержащий генератор пилообразного дом к выходу задающего генератора и напряжения, задающий генератор, поро- 25 входу элемента НЕ, при этом прямой говый элемент, триггер, элемент И-НЕ и инверсный выходы первого триггера

являются первым и вторым выходами устройства, а прямой ц инверсный выходы второго триггера являются

и элемент НЕ, при этом выход задающего генератора подключен к входу Сброс генератора пилообразного напряжения, соединенного своим выходом 30 третьим и четвертым выходами широтнос входом порогового элемента, а выРедактор Г. Гербер

Фиг. 2

Составитель С. Телемехин

Техред М.Хода,нич Корректор Л. Патай

Заказ 1464/54 Тираж 902Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ход элемента НЕ соединен с первым входом элемента И-НЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него

введен второй триггер и стабилитрон, а генератор пилообразного напряжения выполнен управляемым, причем первый и второй входы управления являются первым и вторым входом широтноимпульсного модулятора, при этом первый вход управления соединен с шиной питания генератора пилообразного напряжения, анод стабилитрона соединен с общей шиной, а его катод

подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, выход порогового элемента соединен с вторым входом элемента И-НЕ, соединенного своимпульсного модулятора.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для управления стабилизированными Фиг.Ч преобразователями. Цель изобретения - повышение помехозащищенности модулятора - достигается за счет введения второго триггера 7 и стабилитрона 8, при этом генератор 1 пилообразного напряжения выполнен управляемым. Модулятор также содержит задающий генератор 2, пороговый элемент. 3, элементы НЕ 4, И-НЕ 5, триггер 6, входы 9 и 10 управления модулятора, выхода 12,13 и 14, управляющий транзистор 15, транзистор 16 сброса, резистор |7, конденсатор 18, стабилизированный преобразователь 19. Крутой передний фронт импульса напряжения обеспечивается относительно быстрой зарядкой конденсатора 18. Задний фронт этого импульса формируется транзистором сброса 16. При этом исключаются сбои в модуляторе во время переходных процессов в преобразователе 19. 2 ил. с S (Л С оо о ел оо 4 to