Широтно-импульсный модулятор

, 12872 РЕСПУБЛИ 7 0 пислняеизоБРЕтЕНИЯ, .ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ышение надежности нормирочет длительностей импульса ходкого сигнала при сохраго диапазона изменения коэаполнения. Устройство тся по ания эа паузы в енин ицие ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Смоленское специальное конструкторско-технологическое бюро систем программного управления (72) С.А.Лебедев(56) Авторское свидетельство СССР У 529556, кл. Н 03 К 7/08, 1972.Авторское свидетельство СССР Ф 430501, кл. Н 03 К 7/08, 1972. (54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР (57) Изобретение относится к области импульсной техники, Может быть использовано в устройствах управления импульсными источниками питания и тиристорными коммутаторами постоянного тока. Целью изобретения явсодержит интегратор 1, сумматор 2,ключи 5,6,компаратор .3. Введениесуммирующего усилителя выпрямителя 4,образование новых функциональныхсвязей позволило достичь поставленную цель, По сравнению с прототипомпредлагаемый модулятор имеет то преимущество, что устраняется воэможность срыва работы управляемого этиммодулятором тиристорного коммутатора,поскольку время отпирания основноготиристора (импульс) и гасящего (пауза) всегда будет не меньше некоторо"го минимально необходимого. 1 ил.70 ги 18 соединены с выходом усилителя21, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а инвертирующий вход соединен с объединеннымивыводами резисторов 19, 20 непосредственно с входной .шиной через резистор 22, а с шиной напряжения смещения - через резистор 23. Компаратор 3 может быть выполнен на усилителе 24, неинвертирующий вход которого соединен с выходом сумматора 2через соединенные последовательнорезисторы 25 и 26, объединенные выводы которых соединены с общей шинойчерез ключ 6, а инвертирующий вход соединен с выходом интегратора 1через резистор 27. Импульсу выходного сигнала соответствует положительное напряжение на выходе компаратора 3, а паузе - отрицательное.Широтно-импульсный модуляторработает следующим образом.Пусть заданы минимальная длительность импульса ц минимальная длительность паузы г и диапазон изменения входного напряжения от 0до Чи нДля правильной работы модулятора должен быть выполнен ряд условий.Напряжение смещения должно определяться выражением: 12872 ПЧ (1) тч+ гп,К (4) в ГиИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах управления импульсными источниками питания и тиристорными коммутаторами постоянного 5тока,Цель изобретения - повышение надежности за счет нормирования длительностей импульса и паузы выходного сиг.нала при сохранении у него диапазона 10изменения коэффициента заполнения.На чертеже представлена функциональная схема широтно-импульсногомодулятора.Широтно-импульсный модуляторсодержит интегратор 1, сумматор 2,комнаратор 3, усилитель-выпрямитель4, ключи 5 и 6, при этом первые входы интегратора 1 и сумматора 2 соединены с входной шиной, вторые входы -с шиной напряжения смещения, а выхо ды - с первыми и вторыми входамикомпаратора 3, выход которого соединен .с выходной шинойустройства и управляющими входами двух ключей 5 и 6, включенных между общейшиной и вторыми входами интегратора 1 и компаратора 3, к третьемувходу сумматора 2 подключен выходусилители-выпрямителя 4, первый входкоторого соединен с входной шиной,второй вход - с шиной напряжения смещения.Интегратор 1 может быть выполненна основе усилителя 7, инвертирующий вход которого соединен с вйходомчерез конденсатор 8, с входной шинойчерез резистор 9, а с шиной напряжения смещения через соединенные последовательно резисторы 10 и 11, объеди- фнеиные выводы которых соединены собщей шиной через ключ 5, неинвертирующий вход усилителя соединен с общейшиной. 45Сумматор 2 может быть выполнен на основе усилителя 12, неинвертирующий вход которого соединен с .общей шиной, а инвертирующий вход соединен с выходом через резистор 13, с входной ши- у 0 ной через резистор 14, с шиной напряжения смещения через резистор 15 и с выходом усилителя - выпрямителя 4 через резистор 16. Усилитель-выпрямитель 4 может быть выполнен на основе соединенных последовательноФ в кольцо. диода 17, диода 18, резистора 19 ирезистора 20, причем объединенные выводы диодов 17 Сумма сопротивлений резисторов 10 и 11 должна быть равна сопротивлению резистора 9, Произведение величины сопротивления резистора 9 на величину емкости конденсатора 8 должно определяться выражением: Коэффициенты передачи сумматора 2 по всем трем входам должны быть равны между собой и равны К -, которое должно определяться выражением: Кс = --- - (3)г. иамКоэффициент К д передачи усилителя-выпрямителя 4 по первому входу, на который подается входное напряжение, должен определяться выражением: Коэффициент Кпередачи усилителя-выпрямителя 4 по второму входу, 1287270наф который подается напряжение смещения, должен определятьсяВыражением:К = -1, (5) 5Ключи 5 и 6 должны быть разомкнуты при положительном напряжении на выходе компаратора 3 (во время формирования импульса) и замкнуты при отрицательном (во время формирования паузы),В зависимости от того, больше или мейьше Ч, чем величина ст,Т, lвхи ч формирование 15 с + сп. длительности импульса и длительности паузы происходит по различным законам. 20 . Формирование длительности импульса си)Ч ( ------ Ч происхос+ сф"ч Пч) при 25 цит следующим образом. На выходе компаратора 1 появляется положительное напряжение и ключи 5 и 6 размыкаются. Начинается заряд конденсатора 8 интегратора 1, 30 который до этого был разряжен до нуля, по линейному закону и с учетом того, что на входы интегратора поданы напряжения Чвх и Чем = Чван на выходе интегратора формируется 35 нарастающее по линейному закону на- пряжениеживых= Я (Чвх Чвч) е с (6)40 сиПри ЧСил, + Слм Чв, потен 50 циал Фравен О,Поэтому на неинвертирующий входкомпаратооа поступает начпряжениек, Ь- ч -l - (ч,- ч,). (В момент равенства напряжений наинвертирующем и неинвертирующем входах переключается компаратор 3 и заканчивается формирование длительнос 55 которое поступает на инвертирующийвход компаратора 3. На его неинвертирующий вход поступает выходное напряжение сумматора 2, которое равно 45Кс(Чвх Чвччч+ фа )ч где фв потевциал выхода усилителя-выпрямителя 4. ти импульса. При этом величинуможно найти из выражения:- (Ч -Ч )с = -(Ч -Ч ). (8)1 сиНС в" " и С ввхПс= С ) - "-" (9)сили с учетом выражения (2),П) следующим образом.В момент окончания формирования длительности импульса, ключи 5 и 6 замыкаются. При этом с второго входа интегратора снимается напряжение Пс , а на неинвертирующий вход компаратора поступает нулевое напряжение. Начинается разряд конденсатора 8 интегратора 1 от напряжения(Ч -Чв) до нуля по закону; сииЧ ) - -с (10) Чвъ вход в НС Пе В момент равенства нулю выражения (10) формирование длительности паузы заканчивается, При этом длительность паузы с описывается выражением:,. и ) ется условие:с а с (13)Коэффициент заполнения импульсовси Чвк Ш - Ш (14) Чвх Частота следования импульсов1 Чв)й -"- -(15)с, Чвх ч)(22) ВНИИПИ Заказ 7728/58 Тираж 899 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 128727С иваПри -----Ч,ЧЧ форми 1" д ь вх ахИ т рование длительности импульса происходит аналогично описанному, нопотенциал выхода усилителя-выпрямителя 4 с учетом (4) и (5) Поэтому заряд конденсатора 8 интегратора 1 происходит по закону (6) от нуля до напряжения:+ СпМ г вх вхвх входПе ИеЧ9 (17)ах С которое подано с выхода сумматора 2 на неинвертирующий вход компарато ра 3.Из выражений (6) и (17) с учетом (2) длительность импульса Чах25си " в " - ф (18)После окончания формирования длительности импульса происходит переключение компаратора 3 и замыкание ключей 5 и 6 и начинается формирование длительности паузы. Разряд конценсатора 8 интегратора 1 происходит(2) находят, что 40 Коэффициент заполнения импульсов с учетом (18) и (20) 1 50Частота следования импульсов Г =(1 --- )(23) 1 Чвх Чахи(15) и (23) дают одно и то же значение частоты Предлагаемый модулятор устраняет срывы работы управляемого этим модулятором тиристорного коммутатора, поскольку время отпирания основного (импульс) и гасящего (пауза) тиристоров всегда не меньше некоторого минимально необходимого, Управляемый им коммутатор вс гда работает с максимально возможной при данном коэффициенте заполнения частотой и минимальных длительностях импульса и паузы, что существенно улучшает фильтрацию коммутируемых силовых токов и напряжений. Формула изобретения Широтно-импульсный модулятор, содержащий интегратор и сумматор, первые входы которых соединены с входной шиной, вторые входы - с шиной напряжения смещения, а выходы - с первым и вторым входаии компаратора, соответственно, выход которого соединен с управляющими входами двух ключей, включенных между общей шиной и вторыми входами интегратора и коипаратора соответственно, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения надежности за счет нормирования длительностей импульса и паузы выходного сигнала при сохранении у него диапазона изменения коэффициента заполнения, в него дополнительно введен суммирующий усилитель-выпряьщтель, входы которого соединены с входной шиной и шиной напряжения смещения соответственно, а выход - с третьии входом сумматора, причеи выход компаратора соединен с выходнойшиной модулятора.