Способ формирования выходного напряжения магнитотранзисторного мультивибратора Советский патент 1982 года по МПК H02M7/537 

(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ МАГНИТОТРАНЗИСТОРНОГО МУЛЬТИВИБРАТОРА

1

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к вторичным источникам питания, которые применяются для управления мощными статическими преобразователями, для питания навигационных систем и устройств, в качестве регуляторов и стабилизаторов напряжения электротехнических установок, где предъявляются все более жесткие требования к форме и качеству выходного напряжения таких преобразователей, и может быть использовано для получения выходного напряжения магнитотранзисторного мультивибратора, сформированного по любому закону модуляции.

Известны способы формирования выходного напряжения магнитотранзисторного мультивибратора, осуществляемые путем подачи на базы его транзисторов импульсов синхронизации, позволяющие получить на выходе двухполярное прямоугольное напряжение или двухполярное квазипрямоугольное напряжение с регулируемой длительностью импульсов 1 и 2.

Недостатком выщеперечис.ленных способов формирования выходного напряжения магнитотранзисторных мультивибраторов является реализация только широтного способа регулирования напряжения, что во многих случаях является недостаточным, особенно там, где предъявляются требования к качеству выходного напряжения, а это сужает область применения магнитотранзистор5 ных мультивибраторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ формирования выходного напряжения магнитотранзисторного мультивибратора, при кото,Q ром на базе обоих транзисторов одновременно подают однополярные запирающие импульсы синхронизации и поочередно-дополнительные импульсы синхронизации, причем запирающие импульсы регулируемые по длительности 3.

Недостатком известного способа являет15ся то, что он не позволяет формировать выходное напряжение высокого качества гармонического состава.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей магнитотранзис20торных мультивибраторов путем улучшения гармонического состава выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что на базы транзисторов мультивибратора подают одновременно однополярные, запирающие импульсы, регулируемые по длительности по необходимому закону модуляции и поочередно-дополнительные импульсы синхронизации, которые подают в отпирающем для транзисторов направлении, с длительностью равной целому числу периодов указанных запирающих импульсов синхронизации, а в первичную обмотку трансформатора подают импульсы тока подхвата одновременно с запирающими синхроимпульсами и длительностями, равными длительности запирающих синхроимпульсов.

Причем, с целью формирования выходного напряжения с щиротивг-импульсной модуляцией по синусоидальному, трапецеидальному или треугольному законам, момент подачи отпирающих импульсов с длительностью, равной периоду повторения запирающих импульсов, регулируемых по длительности по одному из выщеуказанных законов модуляции, выбирают совпадающим с центром периода повторения запирающих импульсов.

Кроме того, с целью формирования выходного напряжения с щиротно-импульсной модуляцией по прямоугольному закону, момент подачи отпирающего импульса выбирают совпадающим с временем действия запирающего импульса, при этом длительность отпирающих импульсов задают равным целому числу периодов запирающих импульсов, сформированных по прямоугольному закону и их количество определяют требованиями, предъявляемыми к гармоническому составу выходного напряжения.

На фиг. 1-4 приведены блок-схема и диаграммы, поясняющие сущность способа формирования выходного напряжения магнитотранзисторного мультивибратора.

С помощью задающего генератора 1, делителя 2 частоты и модулятора 3 формируется однополярная последовательность импульсов синхронизации по необходимому закону модуляции Uf, подаваемая одновременно на базы транзисторов преобразователя с выхода модулятора для формирования пауз в выходном напряжении преобразователя.

Для исключения переключения транзисторов МТП на полупериоде и обратных выбросов в выходном напряжении отпирающие импульсы Ui, 1)2, сформированные устройством 4 отпирающих импульсов с частртой, вдвое меньщей частоты модуляции, подаются поочередно на базы транзисторов МТП, а в первичную обмотку трансформатора преобразователя подаются импульсы тока подхвата If, сформированные устройством 5 формирования импульсов тока подхвата и совпадающие по времени и длительности с запирающими синхрои.мпульсами. Импульсы тока подхвата подаются через схему 6 совпадения для того, чтобы ток подхвата и рабочий ток совпадали по фазе на полупериоде -и тем самым исключить переключение

транзисторов магнитотранзисторного мультивибратора 7 на полупериоде выходного напряжения.

На фиг. 2 изображены диаграммы, поясняющие сущность способа формирования выходного напряжения.

Однополярные запирающие, регулируемые по длительности импульсы синхронизации, промоДулированных по определенному закону модуляции (синусоидальному, треугольному, трапецеидальному) с периодом Тс представлены на фиг. 2а. В отсутствие синхроимпульсов магнитотранзисторный мультивибратор вырабатывает напряжение Uf с периодом TO (фиг. 26), а на фиг. 2в - импульсы тока подхвата.

В момент времени 1 0 за счет импульса синхронизации U , поданного одновременно на базы транзисторов мультивибратора в выходном направлении сформирована пауза (фиг. 2е). В этот же момент на базу одного из транзисторов подается отпирающий маломощный импульс с длительностью Тс (фиг. 2г), а в первичную обмотку трансформатора подается импульс тока подхвата, исключающий появление ЭДС самонндукцин в обмотках трансформатора и совпадающий по направлению с током подмагничивання на данном полупериоде. При t ti (момент окончания импульса синхронизации) мультивибратор возбуждается. Отпирающий импульс после снятия синхрюимпульса и импульса тока подхвата способствует включению транзистора и протеканию рабочего тока в том же направлении и на выходе формируется импульс (фиг. 2е). Отпирающий импульс при этом повыщает надежность самовозбуждения.

При t t2 (момент прихода следующего импульса синхронизации и импульса тока подхвата) в выходном напряжении опять формируе;тся пауза, длительность которой определяется длительностью импульса синхронизации. При снятии синхроимпульса (t tj) за счет того, что на базе ранее открытого транзистора есть тот же отпирающий импульс и 1, а ток подхвата равен току намагничивания, переключения транзисторов мультивибратора за счет ЭДС самоиндукции, возникающей при подаче и снятии синхроимпульса, не происходит, а включается тот же транзистор, и в выходном напряжении формируется импульс той же полярности. При приходе следующих синхроимпульсов процессы повторяются. При (центр периода повторения импульсов синхронизации) отпирающий импульс 1/,подается на базу другого транзистора (фиг. 2д), импульсы тока подхвата меняют свое направление на 180° и начинается формирование другой полуволны выходного напряжения (t t5).

Строгая симметрия центра периода повторения синхроимпульсов Ufp с моментом Ьереключения отпирающих импульсов Ui, Uz является обязательной для исключения сбоя алгоритма переключения транзисторов мультивибратора и внесения дополнительных фазовых искажений при широких пределах регулирования выходного напряжения. Пример формирования выходного напряжения с широтно-импульсной модуляцией по прямоугольному закону представлен на фиг. 3. Отпирающие импульсы Ui, U подаются в моменты действия синхроимпульсов по переднему фронту (1), центру, заднему фронту (2). Диаграммы, поясняющие формирование выходного напряжения, приведены иа фиг. 3. Число импульсов в полупериоде выходного напряжения определяется требованиями, предъявляемыми к гармоническому составу напряжения. На фиг. 4 изображены диаграммы движения рабочей точки сердечника трансформатора по петле гистерезиса при данном способе формирования выходного напряжения магнитотранзисторного мультивибратора (соответственно а и б). При подаче синхроимпульса и импульса тока подхвата рабочая точка трансформатора не переходит на кривую возврата за счет того, что ток подхвата протекает в том же направлении, что и ток намагничивания трансформатора МТМ и численно равен 1ц. При очередном включении транзистора преобразователя на полупериоде рабочая точка переходит далее по петле, так как в момент окончания синхроимпульса и импульса тока подхвата действует отпирающий импульс и сердечник переключается рабочим током (IjM -f In) прежнего направления. Подача импульса тока подхвата исключает появление ЭДС самоиндукции и переключения транзисторов преобразователя. Точки 1-5 соответствуют моментам времени ti, t, i$, t4, ts фиг. 2. В обоих случаях обязательным является выполнение соотнощения Тс То /2 (фиг. 26). Из рассмотрения диаграмм можно еделать вывод, что в случае выполнения условия At То/2 - Те время переходного процесса равно нулю, а при д t То/2 - Т не превыщает длительности периода повторения синхроимпульсов. Обязательным условием работы является выполнение соотнощения Тс То/2. Таким образом, способ формирования выходного напряжения магнитотранзисторного мультивибратора значительно расщиряет функциональные возможности магнитотранзисторных мультивибраторов, повышает надежность работы, позволяет улучшить гармонический состав выходного напряжения. Формула изобретения 1. Способ формирования выходного напряжения магнитотранзисторного мультивибратора, при котором на базы обоих транзисторов одновременно подают однополярные запирающие регулируемые по длительности импульсы синхронизации и- поочередно-дополнительные импульсы синхронизации, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем улучшения формы выходного напряжения, указанные дополнительные импульсы синхронизации подают в отпирающем для транзисторов направлении с длительностью равной целому числу периодов указанных запирающих импульсов синхронизации, а в первичную обмотку трансформатора подаются импульсы тока подхвата одновременно с запирающими синхроимпульсами и длительностями, равными длительности запирающих синхрои.мпульсов. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью формирования выходного напряжения с широтно-импульсной модуляцией по синусоидальному, трапецеидальному или треугольному закону момент подачи отпирающих импульсов с длительностью, равной периоду повторения запирающих импульсов, должен совпадать с центром периода повторения запирающих импульсов и импульсов тока подхвата, регулируемых по длительности по одному из вышеуказаннь1х законов модуляции. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью формирования выходного напряжения с широтно-импульсной .модуляцией по прямоугольному закону, момент подачи отпирающего импульса должен совпадать с временем действия запирающего импульса, а длительность отпирающих импульсов равна целому числу периодов запирающих импульсов, сформированных по прямоугольному закону, количество которых определяется требованиями, предъявляемыми к гармоническому составу выходного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 163264, кл. Н 02 М 7/515, 1963. 2.Патент США № 3351840, кл. 321-45, 1970. 3.«Электротехника, 1975, № 9, с. 1-4, рис. 1.

.

д о

A5

.

У/7/7/7////.

У////////.

У/////////

У7///////7.

77У7/ 7 7.

7/////////,

UUUUUU

в

а

:

И

//

-