Импульсный модулятор Советский патент 1979 года по МПК H03K7/02 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к импульсным модуляторам с резонансным зарядом емкостного накопителя энергии, и может быть использовано в импульсных системах различного назначения.

Известен импульсный модулятор с ослаблением пульсаций зарядного напряжения накопителя энергии, вызванных пульсациями напряжения источника питания, содержащий Источник питания, зарядное устройство, состоящее, например, из зарядных дросселя и вентиля, соед1шенных последовательно, накопитель энергии, коммутирующий элемент и нагрузку. Накопитель энергии периодически заряжается от источника питания и разряжается на нагрузку через коммутирующий элемент l.

Недостатком известного модулятора является узкий диапазон частот, ослабляемых пульсаций и наличие перенапряжений.

Известен также импульсный модулятор, содержащий источник питания, первый вывод которого через последовательно включенные зарядный дроссель, зарядный вентиль и накопитель энергии соединен с первым выводом нагрузки.

второй вывод которой соединен со вторым выводом источника питания, параллельно накопителю энергии и нагрузке включен коммутирующий элемент, его управляющий вход соединен с выходом генератора импульсов запуска 2.

Недостатком известного устройства являются узкий диапазон частот ослабляемьрс пульсаш Й и наличие перенапряжений.

С целью расширения диапазона частот ослабляемых пульсаций и устранения перенапряжений в импульсном модуляторе, содержащем источник питания, первый вывод которого через посл довательно включенные зарядный дроссель, зарядный вентиль и накопитель энергий соединен с первым выводом нагрузки, второй вывод которой соед}шен со вторым выводом источника питания, параллельно накопителю энергии и нагрузке включен к6мм тирующий элемент, управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов запуска, точка соещшения зарядного дроссе; я и зарядного вентиля соединена с вторым выводом источ ика питания через дополнительно введенную цепь, состоящую из последовательно вкггюченных блокирующего вентиля и конденсатора, параллельно которому включен резистор. На чертеже изображена схема предлагаемогэ импульсного модулятора, Предлагаемый имиульснь Й модулятор состокх из источника питаний 1, к положительному полюсу Kotopuro подключены зарядный дроссель 2, зарядный вентиль 3, соединенные носледовательно. Параллельно накопителю энергии 4 и нагрузке 5 подключен коммутирующий элемент 6, управляющий вход которого соединен с генератором 7 импульсов запуска, причем точка соедш1ення нагрузки 5 с коммутирующим элементом б подключена к отрицательному полюсу источника питания 1. Точка соединения зарядного дросселя 2 с заряднь1М вентилем 3 соединена с анодом вентиля 8, катод которого соедш1ен с отрицательным полюсом источника питания 1 через дополнительный накопитель энергии - конденсатор 9, защунтированный резистором 10. Импульсный модуляторработает следующим образом. При включении истошика питания 1 на его вы ходе появляется выпрямленное напряжение с 11ульсадиями, обусловленными перемеьшым на пряжением сети. Под действием вьш-рямлешюго напряжения начинается одновреме шый заряд емкостного накопителя энергии 4 через зарядный дроссель 2, зарядный вентиль 3, нагрузку 5, а также конденсатора 9 - через зарядный дроссель 2 неблокирующий вентиль 8. В результате резонансного характера заряда накопителя энергии 4 и конденсатора 9 конечное напряжение на них . близко к удвоенному напряжению источника питания L Зарядный вентиль 3 и отсекающий вентш1ь.8 придают зарядным цепям за счет .односторонней проводимости нелинейньш характер, в результате-чего на накопителе энергии, 4 и конденсаторе 9 фиксируются максимальные, равные по велшпию напряжения, при зтом .зарядный вен тиль 3 и блокирующий вентиль 8,запираются. В момент включения коммутирующего элемента 6 импульсом от генератора 7 импульсов за пуска накопитель энергии 4 разряжается на нагрузку 5 и вновь начинает заряжаться от источни ка шгааная.Д 1 через зарядный дрссель -2, зарядный вентиль 3 и нагрузку 5. В это время блокирующий вентиль 8 запирается и конденсатор 9 медленно разряжается через резист&р 10, в качестве которого может быть использована ;j; дру гая подобная цепь разряда конденсатора. Когда напряжение на накопителе энергии 4 становится равным напряженшо на конденсаторе 9, блокирующий вентиль 8 открывается и далее накопитель энергии 4 и конденсатор 9 заряжают ся одновременно до максимального напряйсешш, ксгторое вновь фиксируется зарядным вент лем 3 и отсекающим вентилем 8, Затем коммут 24 рующий элемент 6 исключается и процессы в импульсном модзляторе повторяются. Емкость конденсатора 9 превышает емкость накопителя энергии 4, а постоянная времени разряда конденсатора 9 такова, что отпиршдае блокирующего вентиля 8 происходит почти перед оком чанием заряда накопителя энергии 4. . Введение в нелинейную цепь заряда накопителя энергии 4 нелинейной цепи с конденсатором 9 позволяет расг-иирить диапазон ослабляемых частот пульсаций и устранить перенапряжения в модуляторе при переходных процессах. Поскольку пульсации зарядного напряжения на накопителе энергии 4, обусловленные пульсациями напряжения источника питшпм 1, определяются интегральным эффектом в контуре заряда накопителя энергии 4, то ф101ьтрация напряжения пульсащ й в течение всего времени зарядного не является необходимой. После отпирания блокиру:ющего вентшхя 8 в зарядный контур накопителя энергии 4 на короткое время вводится К01щенсатор 9 большой емкости, при этом фильтрующие свойства зарядного контура резко улучщаются, а избирательность его по час--; тотам пульсаций падает, что приводит к ослаблению пульсаций зарядного напряжения на накопителе энергии 4 ;-. в расширенном диапазоне частот цульсаций. За счет включения нел1шейной цепи с конденсатором 9 в нелинейную цепь заряда накопителя энергии 4 выигрыш ь ослаблении пульсащ1й получается больше, чем в случае, кдгда емкость накопителя энергии 4 больиге первоначальной своей величины на величину емкости конденсатора 9. Следовательно, достигнутьш результат в части ослабления пульсаций превышает суммарный эффект,, получаемый от увеличения емкости в зарядном контзфе на величину емкости конденсатора 9. Допустим, что при включенном источнике питания 1 на коммутирующий элемент 6 некоторое время не поступают импульсы запуска, при этом конденсатор 9 и накопитель энергии А разряжаются до напряжения холостого хода источника пита1П1я 1. Затем при возобновлен ™ запуска коммутирующего элемента 6 источник питания 1 нагружается, что сопровождается появле.нием переходных процессов в импульсном модуляторе, приводящих к повышению напряжения на выходе источника питания 1, обычно в 1,11,4 раза. Поскольку емкость конденсатора 9 много больше емкости накопителя энергии 4, а конденсатор 9 заряжается толькб до напряжения холостого хода источника питания 1, то большая часть избыточной энергии источника питания 1 в процессе работы модулятора поступает в конденсатор 9, напряжение на которбм медле1шо повышается, не превышая удвоенного номинального напрях ения источника питания. Следовательно, н напряжение на элементах модулятора остается в пределах прежних ном1шальных значений,

, Для повышения устойчивогди работы импульсного модулятора в моменты заряда конденсатора 9, разряженного до напряжения, меньшего, чем установившееся напряжение на нем, в модуляторе ,может быть предусмотрен предварительный .заряд конденсатора 9 через вентиль непосредственно от источника питания 1 и прршудительное или автоматическое блокирование запуска коммутирующего элемента на это время.

Формула изобретения

Импульсный модулятор, содержащий истошик питания, первый вывод которого через последовательно включенные зарядный дроссель, зарядный вентиль и накопитель энерг/ад соед1шен с первым выводом нагрузки, второй выпот которой соединен со вторым выводом источтпса питания, параллельно накопителю энерпп и нагрузке включен коммутирующий элемент, управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов запуска, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона частот, ослабляемых пульсащ1й и устранения перенапряжений, точка соединения заряд1юго дросселя и зарядного вентиля соединена со вторым выводо источника питания через дополнительно введенную цепь, состоящую из последовательно БКЛЮчеьшых блокирующего вентиля и конденсатора, параллельно которому включен резистор.

Источники Ш1формащ И, пртшятые во внимание при экспертизе

1. Авторское сввдетельство N 4,7В435, кл. И 03 К 7/02. 1972.