Устройство для моделирования полупроводникового элемента с односторонней проводимостью Советский патент 1979 года по МПК G06G7/62 

- -; . , 1

Изобретение относится к области вычислительной и преобразовательной тегсники, является необходимым элементом при исследовании и проектиро вании преобразователей на полупроводниковых диодах с использованием аналоговых вычислительны} машин.

JisiaecTHo устройство для моделирования идеального диода, содержащее операционный усилитель, в цепи обратной связи которого включен диод }. Такая Модель не учитывает инерционных свойств полупроводникового диода, хотя и отличается простотой .

Наиболее близкое по технической сущности к изобретению известное устройство для моделирования полупроводниковых- элементов, моделирующее процесс, восстановления его запирающих свойств и содержащее первый интегратор, первый сумматор, реле, два ключа управления и реле самоблокировки 2 .

Известное устройство не учитывает процесс установления прямого сопротивления реального диода и обладает недостаточной точностью.

Цель изобретения повышение точности моделирования за счет учета ийерционных свойств полупроводникового элемента; с ЬДйоЬТбронней проводимостью.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит интеграторы, развязывающие диоды, источник опорного напряжения, инверторы, опера0ционные усилители и сумматоры, причем входы первого сумматора пбдключёны к выходам второго и третьего сумматоров соответственно, входы которых через первый и второй инвер5торы соединены с выходами первого и второго операционных усилителей соответственно, входи которых подключены к выходу источника опорного напряжения, выходы операционных уси0лителей соединены с входами первого и второго интеграторов соответственно, выходы которых подключены к входам первого и второго инверторов соответственно, выходы которых соедине5ны с входами первого и второго операционных усилителей, выходы интеграторов подключены к входам второго и третьего сумматоров соответственно, выход первого операционного уси0лителя соединен с анодом дервого развязывающего диода, катод которого подключен к входу первого операционного усилителя, выход второго операционного усилителя соединен с катодом второго развяэьтающего-диода, анод которого подключен к входу операционного усилителя, выход первого сумматора является выходом устройства. На чертеже представлена принципиальная схема устройства. Устройство содержит операционные усилители 1 и 2 с развязывающими дио дами 3 и 4 в цепи обратной связи, интеграторы 5 и 6, инверторы 7-10, суг маторы 11 и 12, которые образуют два канала моделирования,сумматор 13 и источник 14 опорного напряжения. При этом один вход сумматора 11 канала, моделирующего процесс установления прямого сопротивления реального диода, подключен к выходу интегра тора 5, а другой вход этого сумматора через инвертор 8 к выходу операционного усилителя 1 с развязывающим диодом 3 в цепи обратной связи, к выходу интегратора 5 подключен также инвертор 7, выход которого включен на один из входов операционного усилителя 1 с развязывающим диодом 3 в цепи обратной связи. Один вход сумматора 12 канала, моделирующего процесс восстановления обратного сопротивления реального диода, подключен к выходу интегратора 6, а другой вход этого сумматора через инвертор 10 к выходу операционного усилителя 2 с развязывающим диодом 4 в цепи обратной связи,к выходу интегратора, 6 под1 лючен также инвертор 9, выход которого включен на один из входов операционного усилителя 2 с развязывающим диодом 4 в цепи обратной связи. Выходы сумматоров 11 и 12 подключены на вход сукл1атора 13, выход которого служит выходом устройства. . Первый устройства для моделирования используется для решения уравнений, описывающих процесс установления прямого сопротивления реаль ного диода (режим включения диода). , (:i,,). (.,). lnp-V uгде и О -напряжение на диоде -установившееся значение сопротивления диода в прямом направлении;. - расчетное сопротивление, учитывающее время установления прямого сопротивления диода; расчетная индуктийrность, учитывающая время установления прямого сопротивления диода; постоянная времени установления прямого сопротивления диода; и и„р- максимальное и установившееся значения прямого напряжения на диоде при скачкообразном изменении прямого тока. операционный усилитель 1 в цепи обратной связи, 5 и инвертор 7 испольрешения уравнения (1). й усилитель 1 с диодом 3 тной связи и инвертор 8 т решение уравнения (2). используется для решения 3). анал устройства для модеспользуется для решения описывающих процесс вособратного сопротивления иода (режим выключения ( olp--) oap-r - напряжение на диоде; . - - установившееся чение сопротивления диода в обратном на-; правлении;ч расчетное сопротивлето ние, учитывающее время восстановления обратного сопротивления диода; p 1 . расчетная емкость, учитывающая время восстановления обратного сопротивления длода;

goccT постоянная времени . восстановления обратного сопротивления диода;

овргчонИ овр максимальное и установившееся значения обратного тока диода при скачкообразном изменении обратного напряжения.

При этом операционный усилитель 2 с диодом 4 в цепи обратной связи, интегратор 6 и инвертор 9 используют ся для решения уравнения (4). Операционный усилитель 2 с диодом в цепи обратной связи 4 и интегратор 6 обеспечивают решение уравнения (5). Сумматор 12 используется для решения уравнения (6).

Сумматор 13, включенный на выходе устройства для моделирования, формирует ток реального диода

|i

при и о

пр оер при и О с учетом процессов установления прямого сопротивления и восстановления обратного сопротивления.

Использование предлагаемого устройства повыщает точность и надежность моделирования сложных электрических цепей преобразовательной техники с вентильными элементами, так как в .предлагаемом устройстве учитываются процессы установления прямого сопротивления и восстановления об paтнoгo сопротивления реального полупроводникового диода,

Формула изобретения

Устройство для моделирования по;лупроводникового с односторонней проводимостью, содержащее первый интегратор и первый сумматор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования за счет учета инерционных

сгвойств полупроводникового элемента с односторонней проводимостью, оно содержит интеграторы, развязывающие диоды, источник опорного напряжения, инверторы, операционные усилители 5 и умматоЕ 1, причем входы первого сумматора подключены к выходам второ-. го и третьего сумматоров соответственно, входы которых через первый и второй инверторы соединеныс выходами 0 первого и второго операционных усилителей соответственно, входы которых подключены к выходу источника опорного напряжения, выходы операционных усилителей соединены с входами первого и второзго интеграторов соответ5ственно, выходы которых подключены к входам первого и второго инверторов соответственно, выходы которых соединены с входами первого и второго операционных усилителей, выходы

0 интеграторов подключены к входам второго и третьего сумматоров соответственно, выход первого операционного усилителя соединен с анодом первого развязывающего диода, катод

5 которого подключен к входу первого операционного усилителя, выход второго операционного усилителя соединен с катодом второго развязывающего диода, анод которого подключен к вы-.

0 ходу второго операционного усилителя, выход первого сумматора является выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 1, Богрый В.С, и Русских А,А, Математическое моделирование тиристорных преобразователей, М,, Энергия , 1972, с, 147.

2, Попов Э.И,, Смирнов Л,Н..,

Q Стариков Е,.Д, и Хейфец М,А, Аналог тиристора при моделировании импульсных схем на аналоговых вычислительных машинах, Электротехническая промышленность , серия Преобразовательная техника , вып, 7/66, 1975

. (прототип),

L Li .