Широтно-импульсный модулятор Советский патент 1988 года по МПК H03K7/08 

Од Од

ч

О)

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в ключевых усилителях низкой частоты, импульсных источниках питания, мощных синусоидальных инверторах. Цель изобретения - повьшение кратности регулирования длительности выходных импульсов - достигается за пНИЯ в модулятор уСИЛИТелЯ-(1)Ор;ь:; : теля 7, содержащего соединенные последовательно усилитель 8 двуполярно- го сигнала по модулю и усилитель 9 со смещением выходного напряжения. Модулятор также содержит компаратор 1, выходную шину 2, интегратор 3, источник 4 опорного напряжения, генератор 5 прямоугольных импульсов, коммутатор 6, входную шину 10.- Введение усилителя-формирователя с заданной передаточной характеристикой существенно увеличивает диапазон регулирования длительности выходных импульсов и позволяет расширить область применения широтно-импульсного модулятора. 1 з.п. ф-лы, 2 11П. « SS (Л с

Фиг.1

I -.-Л,

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях ниакой частоты, импульсных источниках ГШТаНИЯ,

моащых синусоидальных инверторах.

Цель изобретения - повышение кратности регулирования длительноспч выходных импульсов.

На фиг.Г приведена функциональная схема широтно-имнульсного модулятора; 1на фиг.2 - временные диаграммы рабо- ты модулятора для двух значений входных напряжений и синусовдальной фор™ ;мы опорного напряжения,

. Широтно-импульсный модулятор со- держит компаратор 1, выходную шину 2, интегратор Ъ, источник 4 опорного на- Спряжения, генератор 5 прямоугольных :импульсов, KOMNfyTaTop 6s усилитель- ;4к рмирователь 7, содержащий соединен- :ные последовательно усилитель 8 дву- ; полярного сигнала по модулю и усилитель 9 со смеЕ ением выходного напряжения, входную шину 10, при этом пос :ледовательно соединены входная пшна ; 10, усилитель-формирователь 7, комму- татор 6, интегратор 3 и компаратор 1, выход которого соединен с выходной пгиной 2, а второй вход - с выходом источника 4 опорного напряжения, при- 4ejM выход генератора 5 прямоугольных импульсов соединен с управляющим входом комг-г/татора, вход ус1 лителя 8 двуполярного сигнала по модулю - с входом усилителя-формирователя 7, выход которого соединен с выходом усилителя 9 со смещением выходного напряжения .

Усилитель 8 двуполярного сигнала по модулю может быть выполнен в виде соединенньсг последовательно и выполненных на операционных усилителях од- нополярного выпря ттеля и неинвертирующего сумматора, второй вход кото- рого объединен с входом однополярного выпрямителя.

Усилитель 9 со смещением выходного напряжения, может быть выполнен на дифференциальном операционном усилителе включенном по схеме инвертора, к неинвертирующему входу которого подключено напряжение смещения выходного напряжения .

Интегратор 3 в простейшем случае мойсет быть выполнен в внд,е интегри- - рующей КС-1депочки, .а коммутатор 6 в простейшем случае, может представлять собой транзистор, коллектор и 3 ffitTTep

которого подгсгпочень к котаденсатору интегрирунжгей цепи, а база - к вьпсо- ду генератора 5 прямоугольг ых импульсов. Соединенные последовательно усилители 8 и 9 могут иметь передаточную характеристику вида

. и,ы.л,а.с - вю

lUgtj , при всех (,Л - lUbt

Usbf wtMiw при всех lUgxl ,

е UgblX, . и

и owj, /чкн максимальное и MiiHH- мальное значение выходного сигнала усилителя-формирователя 7;

и

ВХо

- максимальное значе- ние напряжения вход

ного сигнала усилителя 8, после которого наступает ограничение его выходного сигнала на максимальном уровне.

Источник А опорного напряжения форг-мрует- ВЬЕХОДНОЙ сигнал в соответствии с функцией преобразования сигнала устройством, в составе которого используется данньй широтно-импул ьсный модулятор. Например,, при использовании его в инверторах для получения синусоидального напряжения источ- шк 4 формирует однополярный сигнал, полученный двухполупериодным выпрямлением синусоидального напряжения.

Широтно-импульсный модулятор работает следующим образом.

Входной сигнал по шине 10 поступает на вход усилителя-формирователя 7, а в нем - на вход усилителя 8,

При значениях входного сигнала, мен ьших по модулю значения Ug,o , т.е. при . , с выхода усилителя обеспечено поступление сигнала, пропорционального входному, и усилитель 8 работает как обычньй усилитель по модулю. Ограничение выходного сигнала наступает при значении входного сигнала, соответствуюп1ем |Ug,J . Выходной сигнал с выхода усилителя 8 поступает на вход усилителя 9, в котором обеспечивается смещение, вследствие чего его выходное напряжение максимально npt нулевом входном, и минимально при

1и,х| -lUB«l .

Диапазон изменения выходного напряжения усилителя определяется соотношением ибы,,д,д /ие,ыг,.

Далее напряжение с выхода усилителя-формирователя 7 поступает на пере- даюпдай вход коммутатора 6, электронный ключ которого коммутируется с частотой работы генератора 5 импульсами j поступающими на управляющий вход коммутатора 6. С выхода последнего на интегратор 3 поступают импульсы с частотой работы генератора 5 и с амплитудой, соответствующей напряжению с выхода усилителя-формирователя 7. В паузах коммутатор 6 закорачивает вход интегратора 3 на общую шину.

Интегратор 3 преобразует прямоугольные импульсы в односторонние ш-шообразные, которые поступают на один из входов компа:ратора I , на другой вход которого поступает модулирующий сигнал, представляющий собой, например, выпрямленное двухполу- периодное синусоидальное напр.яжение, при этом амплитуда этого напряжения должна быть не более минимального значения амплитуды пилообразного напряжения, что соответствует с учетом коэффициентов передачи через элементы 6 и 3 значению напряжения на выходе усилителя-формирователя ивых.яцн, при этом частота генератора -5 на порядок больше частоты следования сигнала с источника 4.

Вследствие этого после сравнения входных сигналов и соответствуюцей компарации их в компараторе 1 с вы- ходной шины 2 могут быть сняты для дальнейшего использования прямоугольные импульсы, ширина которых промо- .дулирована по форме выпрямленной синусоиды, а среднее значение пролорUiiCMaJibiio .;:ir-i:;:;(r BXiJAHoro )iaiip:i, : o шя.

Введение новых средств - усилителя-формирователя с заданной передаточной характеристикой, а также новые связи мажду элемента ц1 позволяют существенно увеличить диапазон регулирования длительности выходных импульсов, а сам модулятор можно использовать для регулирования напряжения на дянаг ической нагрузке, например, в инверторах для регулирования в широком диапазоне амплитуды первой гармоНИКИ электродвигателя, что делает возможным использование модулятора в качестве регулятора, т.е. расширяет область применения предлагаемого модулятора .

Формула изобретения

40

шиной.

ю ((Sx)

1

fJjO,ll.W.2l

iV

,/ ,