РЕВЕРСИВНЫЙ СУММИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ Советский патент 1968 года по МПК H02M7/48 

Известные реверсивные суммирующие усилители, содержащие два тиристора, управляющие электроды которых подсоединены к общей цепи управления с магнитным усилителем, не позволяют раздельно регулировать максимальные величины выходных напряжений, что ограничивает область применения этих усилителей.

Отличительная особенность предлагаемого усилителя состоит в том, что он снабжен двумя дополнительными цепями управления с дросселями насыщения и транзистором, переход эмиттер-коллектор которого включен последовательно в общую цепь управления. Одна из дополнительных цепей управления соединена с выходом магнитного усилителя через встречно включенные выпрямители, к которым через делитель напряжения подключен переход эмиттер-база указанного транзистора, а другая через выпрямитель, конденсатор и развязывающие диоды - с общей цепью управления.

В результате можно раздельно регулировать максимальные величины выходного напряжения.

На чертеже показана принципиальная схема усилителя.

Он состоит из двух тиристоров 1 и 2 и последовательно с ними включенных нагрузочных резисторов 3 и 4.

Управляются тиристоры суммирующим магнитным усилителем 5, получающим питание от источника 6 переменного напряжения (например, прямоугольной формы частотой 400 гц и выше).

Выходное напряжение снимается с зажимов 7 и 8 и представляет собой среднее значение разности падений напряжений на нагрузочных резисторах 3 и 4. Его величина и знак зависят от длительности открытого состояния каждого из тиристоров в течение одного полупериода частоты питания суммирующего магнитного усилителя.

Если время открытого состояния тиристоров одинаково, то среднее значение напряжения на выходе равно нулю. Увеличение времени открытого состояния тиристора 1 приводит к соответствующему уменьшению времени открытого состояния тиристора 2, и среднее значение напряжения на выходе получает полярность «+» на зажиме 8. Уменьшение времени открытого состояния тиристора 1, а значит и увеличение времени открытого состояния тиристора 2 приводит к изменению полярности выходного напряжения. Закрывается ранее открытый тиристор при помощи коммутирующего конденсатора 9. При включении очередного тиристора происходит разряд конденсатора 9, причем его разрядный ток через открывшийся тиристор протекает от катода к аноду тиристора, который был открыт, и закрывает последний. После этого происходит переразряд конденсатора - схема готова к очередному переключению тиристоров. Конденсатор 9 не может быть использован для сглаживания выходного напряжения. Для этой цели используется конденсатор 10.

Диоды 11 и 12 устраняют влияние параметров выходной цепи на переразряд конденсатора 9. Резисторы 13 и 14 обеспечивают цепь разряда конденсатора 9. При отсутствии сглаживающего конденсатора 10 необходимость в применении диодов 11 и 12, а также резисторов 13 и 14 отпадает.

Для надежной работы усилителя необходимо ограничить минимальное время включения каждого из тиристоров, так как это время должно быть достаточным для перезаряда конденсатора 9. При отсутствии ограничения может произойти открывание очередного тиристора без запирания находившегося до этого в открытом состоянии.

С целью получения гибкости управления предусмотрено раздельное регулирование минимального времени открытого состояния тиристоров 1 и 2.

Формирователь управляющих импульсов для тиристоров 1 и 2 содержит вторичную обмотку источника 6 и два насыщающихся дросселя 15 и 16 с внутренней положительной обратной связью, регулировочный резистор 17, выпрямитель 18, конденсатор 19, вентили 20, 21, 22, 23 и полупроводниковый триод 24. Управляющий импульс на тиристор 1 поступает при заряде конденсатора 19 по цепи эмиттер-коллектор триода 24 - вентиль 20 - резистор 25 - вентиль 22.

На вентиль 20 управляющий импульс поступает при разряде конденсатора по цепи: резистор 26 - вентиль 23 - резистор 27 - вентиль 21. Разряд конденсатора происходит на заднем фронте каждой полуволны питающего напряжения.

Заряд конденсатора 19, а следовательно, и подача управляющего импульса на тиристор 1 возможны только при открытом триоде 24, включенном по схеме с общим эмиттером.

Управляется триод 24 суммирующим усилителем 5, включенным по схеме с нагрузкой на переменном токе. Резисторы нагрузки 28 и 29 магнитного усилителя образуют схему с искусственной нулевой точкой для двухполупериодного выпрямления, осуществляемого с помощью вентилей 30 и 31. Для подачи напряжения на переход эмиттер-база триода 24 используется делитель, образованный резисторами 32 и 33.

В зависимости от величины результирующей магнитодвижущей силы с м.д.с, управляющих обмоток 34 усилителя 5 меняется скважность выпрямленного напряжения и момент подачи сигнала, открывающего триоды 24, т.е. изменяется момент открывания тиристора 1. При намагничивании усилителя 5 скважность напряжения, управляющего триодом 24, уменьшается, и время открытого состояния тиристора 1 увеличивается одновременно с соответствующим уменьшением времени открытого состояния тиристора 2. Размагничивание усилителя 5 приводит к увеличению скважности выпрямленного напряжения, управляющего триодом 24, и соответственно к уменьшению времени открытого состояния тиристора 1 при одновременном увеличении времени открытого состояния тиристора 2. При намагничивании усилителя 5 скважность выпрямленного напряжения может достичь минимально возможного значения, что равносильно открыванию триода 24 и, следовательно, тиристора 1 практически одновременно с передним фронтом полуволн напряжения питания.

С целью ограничения в этом случае минимального времени открытого состояния тиристора 2 используются дроссели 15 и 16. До насыщения соответствующего дросселя напряжение на резисторе 26 практически равно нулю. Время насыщения дросселей, отсчитываемое от переднего фронта полуволн питающего напряжения, зависит от величины сопротивления резистора 17. С уменьшением этого сопротивления резистора 17. С уменьшением этого сопротивления время насыщения увеличивается благодаря более глубокому размагничиванию дросселей 15 и 16.

При размагничивании усилителя скважность выпрямленного напряжения может увеличиваться настолько, что время включения тиристора 1 окажется недопустимо малым. С целью ограничения в этом случае минимального времени включения тиристора 1 используются насыщающиеся дроссели 35 и 36. Эти дроссели питаются также от вторичной обмотки источника 6.

Последовательно с дросселями 35 и 36 включены вентили положительной обратной связи 37 и 38, а также резисторы нагрузки 39 и 40, которые с вентилями 41 и 42 образуют выпрямитель с искусственной нулевой точкой.

Время насыщения дросселей 35 и 36, отсчитываемое от переднего фронта полуволны питающего напряжения, зависит от величины сопротивления резистора 43, с уменьшением которого время возрастает по той же причине, что и для дросселей 15 и 16.

Время насыщенного состояния дросселей 35 и 36 в течение каждого полупериода определяет минимальное время включения тиристора 1. Пока время насыщенного состояния магнитного усилителя 5 превышает время насыщенного состояния дросселей 35 и 36 управляющий сигнал на переход эмиттер-база триода 24 поступает от магнитного усилителя 5.

При размагничивании указанного усилителя время его насыщенного состояния уменьшается, и когда оно становится меньше времени насыщенного состояния дросселей 35 и 36, подача управляющего сигнала на триод 24 от магнитного усилителя прекращается, так как запираются вентили 30 и 31. Управляющий сигнал на триод в этом случае поступает с резисторов 39 и 40 в моменты времени, когда происходит насыщение дросселей 35 и 36.

Из изложенного выше следует, что с помощью резисторов 17 и 43 можно независимо установить минимальные времена включения тиристоров 1 и 2. Благодаря этому можно не только ограничить минимальное время включения тиристоров для надежной работы усилителя, но и получить разные максимальные выходные напряжения для каждой из полярностей.

Нулевое среднее значение выходного напряжения устанавливается с помощью обмотки смещения 44 усилителя 5. При этом, как указывалось выше, время включения тиристоров 1 и 2 становится одинаковым.

При отсутствии конденсатора 10 усилитель может быть использован как преобразователь частоты с независимым управлением от усилителя 5.

Реверсивный суммирующий усилитель, содержащий два тиристора, управляющие электроды которых подсоединены к общей цепи управления с магнитным усилителем, отличающийся тем, что, с целью получения возможности раздельного, для каждой полярности, регулирования максимальных величин выходного напряжения, он снабжен двумя дополнительными цепями управления с дросселями насыщения и транзистором, переход эмиттер-коллектор которого включен последовательно в общую цепь управления, причем одна из дополнительных цепей управления соединена с выходом магнитного усилителя через встречно включенные выпрямители, к которым через делитель напряжения подключен переход эмиттер-база указанного транзистора, а другая через выпрямитель, конденсатор и разделительные диоды - с общей цепью управления.