Модулятор ширины импульсов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 1) 492023 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 29,06.72 (21) 1802855/24 аявкипрнсоединениех митет; (23)ООпуеннйДат иорите Государстееннын Совета Миннстро по делам нзобри открытн УДК 621.373.(71) Заявитель УЛЯТОР ШИРИНЫ ИМПУЛЬСОВ(54) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в быстродействующих тиристорных стабилизаторах напряжения постоянного и переменного тока, стабилизируемое напряжение которых достаточно близко по величине к напряжению питания.Известны модуляторы ширины импульсов, содержащие трансформаторы, диоды, транзисторы, конденсаторы и резисторы. Недостатками таких модуляторов являются невозможность обеспечения полного диапазона изменения угла включения тиристоров, что обусловлено непрямоугольностью петли гистерезиса дросселей насыщения, и необходимость ис пользования нестандартных элементов - дросселей насыщения. Это существенно ограничивает область применения и ухудшает весогабаритные и прочие характеристики стабилизаторов напряжения, где используются данные 2 модуляторы.Для расширения области применения и улучшения регулировочных характеристик в предлагаемом модуляторе ко вторичной обмотке питающего трансформатора подключены 2 соединенные последовательно резистор, вход ключевого транзисторного трехполюсника и конденсатор, причем между входной и выходной клеммами трехполюсника включены соединенные последовательно вход ключевого 3 элемента и эталонный источник, подключенные общей точкой к конденсатору.На фиг. 1 дана основная схема описываемого модулятора; на фиг. 2 - ее однополупериодный вариант; на фиг. 3 - п-полуперподный вариант схемы,Модулятор (см. фиг, 1) содержит подключенную к обмотке питающего трансформатора 1 последовательную цепь из резистора 2, входа ключевого транзисторного трехполюснпка 3 и конденсатора 4, эталонный источник 5 и ключевой элемент 6, к выходу которого подключена нагрузка 7, В этом случае ключевой элемент 6 является также регулирующим органом стабилизатора, в состав которого входит данный модулятор. Трехполюсник состоит из диода 8 и транзисторов 9 и 10.Модулятор работает следующим образом.Пусть в данный момент времени напряжение на обмотке питающего трансформатора 1 имеет полярность, указанную на фиг. 1. При этом через резистор 2 и базу транзистора 9 трехполюсника 3 протекает ток заряда конденсатора 4, в результате чего последний заряжается полярностью, указанной на фиг. 1, Этот ток вызывает насыщение транзисторов 9 и 10, вследствие чего в это же время через конденсатор 4 протекает встречный ток, определяемый величиной и внутренним сопротивлением эталонного источника 5. Процесс про55 00 65 текает в течение всего рассматриваемого полупериода питающего напряжения, в результате чего к концу данного полупериода конденсатор 4 оказывается заряженным до напряжения, пропорционального разности интегральных значений напряжения питания и напряжения эталонного источника. В начале и в течение всего следующего полупериода питающего напряжения (полярность обозначена ца фиг. 1 в скобках) транзисторы 9 и 10 трехполюсника 3 закрыты, так как в это время ток перезаряда конденсатора 4 протекает через диод 8. При этом источник 5 отключен от конденсатора 4, который принудительно разряжается под действием тока, протекающего от трансформатора 1 через резистор 2 и диод 8,Этот процесс продолжается в течение части указанного полупериода и заканчивается в момент времени, когда конденсатор 4 разрядится до первоначального состояния. В этот момент напряжение на нем противоположно по знаку указанному на фиг. 1 и по величине равно напряжению включения элемента 6. Последний включается, в результате чего напряжение питания с этого момента и до конца данного полупериода поступает на нагрузку 7.Таким образом, в предшествующем полупериоде конденсатор 4 зарядился до напряжения, пропорционального разности интегральных значений напряжения питания и напряжения эталонного источника.В рассмотренной части полупериода напряжение на конденсаторе установилось равным первоначальному под действием только интегрального значения напряжения питания.Интегральное (среднее) значение напряжения на нагрузке определяется только напряжением эталонного источника, т. е. поддерживается стабильным при изменении питающего напряжения.В некоторых случаях точность стабилизации напряжения, обеспечиваемая данным модулятором, может оказаться недостаточной. Для повышения точности стабилизации напряжения, параллельно резистору 2 может быть включена цепочка из диода 11 и резистора 12. Подбором полярности включения диода 11, а также номинального значения резистора 12 можно в заданном диапазоне изменения питающего напряжения получить требуемую точность стабилизации напряжения на нагрузке 7. Включение этой цепочки позволяет применить предложенный модулятор для управления тиристорным регулирующим органом, работающим по вольтодобавочному принципу.Модулятор (см. фиг. 3) дополнительно содержит импульсный трансформатор 13, диоды 14 и 15 и конденсаторы 16 и 17, Выходным элементом модулятора является трансформатор 13, вторичная обмотка которого подключена ко входу регулирующего органа 18, являющегося элементом схемы стабилизатора. Нагрузка 7 подключена к выходу регулирующего органа 18. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Принципиально этот модулятор состоит из двух идентичных устройств, каждое из которых аналогично приведенному на фиг. 1. Необходимость в подобных схемах возникает тогда, когда модулятор должен управлять и (в данном случае и=2) тиристорами, работающими поочередно, в соответствующем полу- периоде питающего напряжения (в двухполупериодных или многофазных стабилизирован. ных выпрямителях, стабилизаторах переменного напряжения и т. д,). В этих схемах может использоваться общий эталонный источник 5, имеющий (п - 1) дополнительных выводов.Подключение выходных клемм каждого из ключевых элементов 6 к оомоткам импульсного трансформатора 13, соединенным с общцмц точками диода 14 и конденсатора 16, диода 15 и конденсатора 17, позволяет улучшить процесс включения. Сущность этого явления состоит в следующем.Допустим, что включение модулятора, приведенного на фиг. 1, происходит прц полярности питающего напряжения, указанной в скобках, В этом случае в течение одного полупериода на нагрузке 7 будет повышенное напряжение, так как элемент 6 включается в цачале полупериода.В модуляторе на фиг. 3 эта возможность исключена, так как при включении схемы начинается заряд только одного конденсатора, например, 16. Однако ко входу соединенного с цим ключевого элемента 6 в данном полупериоде приложено запирающее напряжение (на кондецсаторе 4). Состояние второго элемента 6, открытого управляющим сигналом, в данный момент времени не может вызвать прохождения тока через обмотку импульсного трансформатора 13, так как напряжение ца соответствующем конденсаторе (конденсаторе 17) в это время равно нулю (диод 15 заперт обратным напряжением).Функционирование схемы начинается со следующего полупериода, когда прц включении соответствующего элемента 6 предварительно заряженный конденсатор 16 разряжается через обмотку импульсного трансформатора 13, з результате чего возникает импульс на его вто;:ц:цой обмотке, включающий регу- лирующиГ орган 18. Формула изобретения 1. Модулятор ширины импульсов, содержащий трансформаторы, диоды, транзисторы, конденсаторы и резисторы, о т л и и а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области применения и улучшения регулировочных характеристик, ко вторичной обмотке питающего трансформатора подклочецы соединенные последовательно резистор, вход ключевого транзисторного трехполюсника и конденсатор, причем между входной и выходной клеммами трехполюсника включены соединенные последовательно вход ключевого элемента и эталонк китель Е. Калинки дактор А. Пейс Корректор Т, Фисенко екред Т. Миронов Заказ 296,2 И 82ЦНИИПИ Гостк инистров С зд.2056 дарственного по делам из , Москва, Ж Тираж ( омитета Совета М етений и открытш" 5, Раушская наб.,одписно 1130 Сапнов графи я ный источник, подключешые общей точкой к конденсатору.2. Модулятор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования напряжения в ширину импульсов, параллельно резистору включены соединенные последовательно диод и резистор. 3 Моду.5 тор по и, 1, От,1 и и югцн й с Я тем, что, с целью упрощения, ключевой транзисторный трехполюсник выполнен на двух транзисторах разного типа проводимости,причем база каждо:о, транзисторов соединена с коллектором гр гого транзистора, а параллельно базовому переходу одного из них включен в обратном направлении диод.5 4. Модулятор по п. 1, отл ич ающпйсятем, что, с целью улучшения процесса включения, выход ключевого элемента через обмотку импульсного трансформатора подкчючен к общей точке дополнительных конденсатора и ди ода, другие выводы которых подключены к дополнительной обмотке питающего трансформатора.