Ключевой транзисторный усилитель мощности для управления электродвигателем Советский патент 1978 года по МПК H03K17/60 

1

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах автоматического регулирования скорости и системах стабилизации натяжения магнитной ленты в аппаратуре магнитной записи, в качестве ключевого выходного устройства управления электродвигателем постоянного тока с последовательным возбуждением, а также в других устройствах электроавтоматики.

Известен ключевой транзисторный усилитель мощности для управления электродвигателем 1. Однако известное устройство отличается сложностью.

Известен ключевой транзисторный усилитель мощности для управления электродвигателем, содержащий основной ключ, выполненный на двух транзисторах и трех диодах, один из которых включен между коллектором первого и эмиттером второго транзистора, второй между коллектором и эмиттером второго транзистора, третий - между эмиттерами первого и второго транзисторов, коллектор первого транзистора связан с базой второго транзистора, соедипенной с потенциальной щиной источника питания через резистор, а база первого транзистора подключена к первому выходу источника противофазного управляющего напряжения 2.

Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия реверсирования.

Для этого в ключевой транзисторный усилитель мощности для управления электродвигателем введен дополнительный ключ, идентичный основному ключу, причем выводы якоря электродвигателя включены между эмиттерами вторых транзисторов ключей, коллекторы которых подключены к потенциальной щине источника питания через обмотку возбуждения электродвигателя, база первого транзистора дополнительного ключа соединена со вторым выходом источника противофазного управляющего напряжения, а его эмиттер соединен с эмиттером первого транзистора основного ключа.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство содержит источник 1 противофазного управляющего напряжения, основной и дополнительный ключи 2 и 3, выполненные на транзисторах 4-7, диодах 8-13 и резисторах 14, 15 двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением, состоящий нз якоря 16 и обмотки возбуждения 17.

В исходном состоянии управляющие импульсы на ключи 2 и 3 не поступают.

При включении напряжения источника питания t/п и поступлении с выхода источника 1 противофазных управляющих напряжений на входы транзисторов 5 и 7 управляющих напряжений t/y, и Ly, соответственно положительной и отрицательной полярности транзистор 5 закрывается, а транзистор 7 открывается до насыщения. Через обмотки двигателя потечет ток по цепи «эмиттер-коллектор транзистора 7, диод 11, якорь 16, «эмиттер-коллектор транзистора 4, обмотку 17 возбуждения. Транзистор 8 при этом закрыт падением напряжения на диоде 11, а транзистор 4 открыт до насыщения при помощи резистора 14. Ток, протекающий через якорь 16 и обмотку 17 возбуждения, создает вращающийся момент на валу, и как следствие, электродвигатель вращается в определенном направлении. Когда к выходам транзисторов 5 и 7 прикладываются управляющие напряжения соответственно отрицательной и положительной полярности, то транзисторы 4 и 7 закрываются. В результате этого ток через якорь 16 изменит свое напряжение, а через обмотку возбуждения 17 будет протекать в первоначальном направлении. Поэтому изменятся знак вращающегося момента на валу двигателя и направление вращения его якоря 16. При импульсных напряжениях U знак среднего значения напряжения на якоре 16 определяется знаком отклонения скважности (т. е., отношением периода следования импульсов к длительности положительных или отрицательных импульсов) импульсов относительно двух, а величина этого напряжения пропорциональна абсолютной величине отклонения скважности. В частности, при скважности импульсов напряжения управления, равной двум, среднее значение напряжения, приложенного к якорю 16, равно нулю. Режим динамического тормол ения двигателя может быть осуществлен двумя способами. Если одновременно подать отрицательные по знаку управляющие напряжения на базы транзисторов 5 и 7, последние откроются до насыщения, а ток якоря 16 замкнется или через транзистор 7 и диоды 10, И (при одной полярности электродвижущей силы вращения якоря 16), или через транзистор 5 и диоды 8, 13 (при другой полярности электродвижущей силы вращения). Причем транзисторы 4, 6 будут закрыты падением напряжения на диодах 8, 11. Если одновременно подать на входы транзисторов 5 и 7 положительные по знаку управляющие напряжения, то последние закрываются, а ток якоря 16 замкнется или через транзистор 4 и диод 12, или через транзистор 6 и диод 9 в зависимости от электродвижущей силы вращения якоря 16. 1 аким образом, предлагаемый ключевой транзисторный усилитель мощности позволяет осуществлять бесконтактный реверс электродвигателя ностомнного тока с одной последовательной обмоткой возбуждения, что существенно упрощает процесс реверсирования и повышает его надежность. Кроме того, поскольку при реверсировании двигателя ток через обмотку возОуждения не изменяет направления, то следовательно исключается влияние ее электромагнитной постоянной времени на длительность переходного процесса. Формула изобретения Ключевой транзисторный усилитель мощности для управления электродвигателем, содержащий основной ключ, выполненный на двух транзисторах и трех диодах, один из которых включен между коллектором первого и эмиттером второго транзисторов, второй между коллектором и эмиттером второго транзистора, третий - между эмиттерами первого и второго транзисторов, коллектор первого транзистора связан с базой второго аранзистора, соединенной с потенциальной шиной источника питания через резистор, а база первого транзистора подключена к первому выходу источника противофазного управляющего напряжения, отличающийся тем, что, с целью повынгения надежности и быстродействия реверсирования, в пего введен дополнительный ключ, идентичный основному ключу, причем выводы якоря электродвигателя включены между эмиттерами вторых транзисторов ключей, коллекторы которых подключены к потенциальной шине источника питания через обмотку возбуждения электродвигателя, база первого транзистора дополнительного ключа соединена со вторым выходом источника противофазного управляющего напряжения, а его эмиттер соединен с эмиттером первого транзистора основного ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Конев Ю. И. Транзисторные импульсные устройства. М., «Энергия, 1964, с. 34, рис. 2-11. 2.Авторское свидетельство СССР № 409377, кл. Н ОЗК 17/60, 24.01.72.