ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР, для РЕВЕРСИВНЫХ СИСТЕМ постоянного ТОКА С СИМЛ1ЕТРИЧНЫМ ЗАКОНОМ Советский патент 1973 года по МПК H03K7/08 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике.

Известен широтно-импульсный модулятор (ШИМ) для реверсивных систем постоянного тока с симметричным законом коммутации, содержащий усилитель постоянного тока (УПТ) с двумя выходами, генератор пилообразного напряжения, управляемый по частоте и амплитуде, сравнивающее устройство на двух транзисторах и с двумя потенциометрамими опорного напряжения, а также усилитель-формирователь и реле.

Цель изобретения - одновременное регулирование частоты переключения в щироких пределах и относительной длительности выходных импульсов. Достигается она тем, что в предлагаемом модуляторе к первому выходу усилителя постоянного тока подключен фазочувствительный выпрямитель, один выход которого соединен с движком потенциометра первого опорного напряжения, другой - с базой первого транзистора сравнивающего устройства, а второй выход усилителя постоянного тока через выпрямитель подключен к генератору пилообразного напряжения, один выход которого соединен с движком второго потенциометра опорного напряжения, другой - с базой второго транзистора сравнивающего устройства.

На чертеже изображена схема устройства.

Модулятор состоит из УПТ / с двумя гальванически изолированными выходами; фазочувствительного выпрямителя (ФЧВ) 2, обычного выпрямителя 3, генератора пилообразного напряжения (ГПН) 4, устройства сравнения напряжений дифференциального типа на транзисторах 5 и 6, двух потенциометров 7 и 8; формирователя-усилителя импульсов на транзисторах 9 и 10; выходного

реле И с двумя выходами; источника питания 12.

Рассмотрим работу ШИМ при разнополярных симметричных импульсах на выходе ГПН, амплитуда и период которых пропорциональны величине входного сигнала. Если сигнал на входе УПТ 1 равен нулю, напряжение на выходе ФЧВ 2 равно нулю, а па выходе ГПН 4 амплитуда и частота минимальны. Если опорные напряжения на потенциометрах 7 и 5 одинаковы, а также равны максимальной амплитуде на выходе ГПН или превышают ее, устройство сравнения нанряжений срабатывает при одинаковых напряжениях на базах транзисторов 5 vi 6. Если

напрял ение на базе транзистора 6 больше напряжения на базе транзистора 5, транзисторы 5 и 9 закрыты, а транзистор 10 открыт, и наоборот, если напряжение на базе транзистора 6 меньше напряжения на базе транзистора 5, транзистор 10 закрыт. Когда транзистор 10 открыт, левый вход реле 11 открыт, а правый закрыт, и наоборот, при закрытом транзисторе 10 левый выход реле 11 закрыт, а правый открыт. Тогда, при сигнале па входе УПТ 1, равном пулю, напряжение на базе транзистора 6 в течение одного полупериода больше, а в течение другого полупериода - меньше напряжения на базе транзистора 5. Этому соответствуют открытое состояние транзисторов 6 тл. 10 ъ течение полупериода и относительная продолжительность выходных импульсов 0,5.

В зависимости от полярности напряжения на входе УПТ / напряжение на выходе ФЧВ 2 либо складывается с опорным напряжением на потенциометре 7, либо вычитается из него. Положим, что сигнал на входе УПТ имеет такую величину и полярность, когда напряжение на выходе ФЧВ 2 складывается с опорным напряжением, и результирующее напряжение на базе транзистора 5 возрастает.

Одновременно амплитуда и период следования импульсов на выходе ГПН 4 нарастают пропорционально величине входного сигнала. Так как крутизна зависимости напряжения на выходе ФЧВ 2 в функции входного сигнала больше крутизны зависимости амплитуд пилообразного напряжения в функции входного сигнала, относительная продолжительность открытого состояния транзистора 6 , уменьшается и приводит к уменьшению относительной продолжительности выходных импульсов ШИМ. При максимальном сигнале на входе УПТ / на выходе ГПН 4 частота следования импульсов минимальная, а амплитуда максимальная - равна напряжению па выходе ФЧВ или несколько меньше его. При этом мгновенные значения суммарного напряжения на базе транзистора 5 больше максимального суммарного напряжения на базе транзистора &. Это соответствует закрытому состоянию транзисторов 6 и 10 в течение всего периода и относительной продолжительности выходных импульсов ШИМ, равной нулю. С изменением полярности входного сигнала напряжение на базе транзистора 5 уменьшается, а время открытого состояния транзистора 6 увеличивается и приводит к увеличению относительной продолл ительности и периода следования выходных импульсов ШИМ. При максимальном сигнале на входе УПТ 1 противоположной полярности амплитуда и период на выходе ГПН максимальные. При этом мгновенные значения суммарного минимального напряжения па базе транзистора 6 меньше суммарного минимального напряжения на базе транзистора 5. Это соответствует закрытому состоянию транзисторов 6 и 10 в течение

всего периода и относительной продолжительности выходных импульсов ШИМ, равной единице.

Если в ШИМ используется ГПН с однополярными импульсами на выходе, опорное напряжение на потенциометре 7 должно быть больше половины максимальной амплитуды пилообразного напряжения или равно ей. Опорное напряжение па потенциометре 8 устанавливают меньше опорного напряжения на

потенциометре 7 на половину минимальной амплитуды пилообразного напряжения, т. е. при сигнале на входе УПТ, равном нулю.

Предмет изобретения

Широтно-импульсный модулятор для реверсивных систем постоянного тока с симметричным законом коммутации, содержавший усилитель постоянного тока с двумя выходами, генератор пилообразного напряжения,

управляемый по частоте и амплитуде, сравнивающее устройство на двух транзисторах и с двумя потенциометрами опорного напряжения, а также усилитель-формирователь и реле, отличающийся тем, что, с целью одновременного регулирования частоты переключения в широких пределах и относительной длительности выходных импульсов, к первому выходу усилителя постоянного тока подключен фазочувствительный выпрямитель,

один выход которого соединен с движком потенциометра первого опорного напряжения, другой - с базой первого транзистора сравнивающего устройства, а второй выход усилителя постоянного тока через выпрямитель

подключен к генератору пилообразного напряжения, один выход которого соединен с движком второго потенциометра опорного напряжения, другой - с базой второго транзистора сравнивающего устройства.

12