МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ «ЧАСТОТА — НАПРЯЖЕНИЕ» Советский патент 1971 года по МПК G01R23/06 

Изобретение относится к области электро- и радиоизмерительной техники и может быть использовано в схемах автоматики в качестве преобразователя «частота-напряжение или формирователя импульсов постоянной энергии.

Магнитно-транзисторные преобразователи нашли широкое применение при построении высокоточных интегрирующих вольтметров и преобразователей «напряжение-частота с импульсной обратной связью в качестве формирователя импульсов постоянной энергии. Пара.1етры импульсов постоянной энергии в подобных схемах в основном определяются характеристиками сердечника трансформатора, перемагничиваемого до насыщения от источника постоянного напряжения через противофазно переключаемые транзисторы.

Однако в известных схемах необходимо ограничивать ток через транзистор при насыщении сердечника, так как в этот момент сопротивление нагрузки транзистора резко уменьшается, что приводит к значительному увеличению .коллекторного тока и выходу транзисторов из строя. Введение сопротивления, необходимого для нормального функционирования схемы, приводит к снижению к.п.д. и ухудшению .метрологических параметров преобразователя.

Для увеличения точности и к.п.д. .магнитнотранзисторного преобразователя за счет автоматического регулирования коллекторного тока транзисторов при насыщении сердечника, в предлагаемо.м магнитно-транзисторном преобразователе параллельно сопротивлению, ограничивающе.му ток, присоединяется транзисторный ключ, управляемый от двухполупериодного 5ыирямителя, подключенного к выходной обмотке трансформатора.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого 11;)еобразозателя; на фиг. 2-вре.менные диагра.м.мы, поясняющие принцип работы преобразователя.

Схема преобразователя содержпт трансформато 1 1, выполненньп на сердечнике с прямо тольноГ) петлеп гистерезиса (ППГ), имеющий коллекторную 2. вы.ходную 3 и переключающую 4 обмотки, два транзистора 5 и 6, резистор 7, ограничнияющн ток, двухполупериодпый выпрямитель па диодах 8 п 9, переключающий транз;1стор 10 с коллекторным резистором и. Схема, приведенная на фиг. 1, без эле.ментов 4. 8. 9. 10, 11 представляет схему изisecTHoro .магнитно-транзисторного преобразователя с токоогранпчнпающим резистором 7.

Рассмотрим сначала работу известной схемы. При противофазной коммутации транзисторов 5 6 и.ходнымп пря.моугольными и.мпульсами С/,,. (с.м. фиг. 2 с) коллекторная обмотка подкл очается к источнику питания Ек через однн из насыщенных транзисторов 5 или 6 н )г);ип ч:1тельны| | ie3iiCTOji 7. При этом

магнитный ПОТОК Ф в сердечнике ИЗ-меняется по линейному закону от значений -0s до +Ф.ч и обратно {см. фиг. 26). На пряженис, индуцированное в вы.ходной обмотке 3, представляет последовательность прямоугольных импульсов (см. фиг. 2а) длительностью т, вольтсекундная площадь, а следовательно, и энергия которых зависит только от параметров трансформатора. При выпрямлении выходных имиульсов Ua,,K- среднее значение Быпрямле1нного напряжения оказывается пропорииопальпым частоте входны.х импульсов и„ .что позволяет использовать рассмотренную схему как линейный преобразователь «частота-напряжение.

При перемагничивании сердечника за время т, ток /„ в цепи питания транзисторов определяется в основном индуктивным сопротивлением коллекторной обмотки 2 и линейно нарастает во времени (см. фиг. 2г). При насыщении сердечника индуктивное сопротивление обмотки 2 резко уменьщается, что ириводит к скачкообразному возрастанию тока до значения /11 макс- зависящего от напряжения питания F к и резистора 7.

Таким образом, после окончания рабочего цикла перемагнмчивания сердечника за время т потребление эиергии от источника Бк в промежутке Т-т резко возрастает, что приводит к увеличепию активных потерь в трансформаторе и ухудшению точности преобразователя из-за самопрогрева ссрдечник а. Вместе с тем устранение этого недостатка путем унеличеиия сопротивления 7 не приводит К желаемому результату, так как при перемагничивании сердечипка для достижения высокой линейности ц к.п.д. пр-еобразователя сопротивление 7 должно оставаться значительно меньше, чем индуктивное сопротивление коллекторной обмотки 2 трансформатора ./.

В предлагаемом устрой-стве параллельно сопротивлепию 7 присоедигген транзцстор 10, переключаемый в-ыпрямительпыми импульсами / у (СМ. фиг. 2(5), подаваемыми в базовую цепь транзистора с переключаюшей обмотки 4 трансформ1атора. В течение рабочего цикла т транзистор 10 насыщен и сердечник пэремагничивается от источника „ через малое сопротивление открытого транзистора и сравнимое с ним сопротивление резистора /У. После окончания цикла иеремагничиваи11я в про.межутке

Т-т транзистор 10 запирается и ток /;, (см. фиг. 2е) потребляемый от источника, определяется сопротивлением резистора 7, которое в данном случае может быть выбрано больщим, чем индуктивное сопротивление коллекторной

обмотки 2 без ухудшения лииойпости преобразования.

Таким Образом, благодаря автом атическому регулированию сопротивления в иепи перемагниЧИвания сердечника в начале ii конце рабочего цикла, предлагаемый преобразователь обладает большей точиостью за счет снижения самопрогрева сердечника и улучшения линепности, а также более высоким к.и.д.

Предмет и з о б р е т е и и я

Магнитно-транзисторный ирсобразозатель «чаетота напряжение, содержащий два встречno включенных транзистора, коллекторы которых соединены с первичпой обмоткой трансформатора, средняя точка первичной обмотки трансформатора через ограничительны резистор подключена к источнику питаиия, а вторичная обмотка соединена с двухнолупериодным выпрямителе.м, отличающийся тем. что, с целью повышения точности и к.п.д., он дополнительно содержит транзистор, эмиттерно-коллекторный переход которого включен параллельно ограничительному резиетору, а база

соединена с двухполупериодным выпрямителем.

.:а

J 1,