Устройство управления широтно-импульсным усилителем мощности

(088.8)свидетельство С03 К 7/08) идетельство ССН 03 К 7/08,гелергертелиторы ОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЯНИЯЮ И ОТИРЫТИПРИ ГКНТ С".С ИСАНИЕ И ВТОРСНОМУ СВИ(56) АвторскаУ 84982, кл.06, 07.79.АвторскоеГ 1113715, кл1110.86,(5 Й) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНЬИМ УСИЛИТЕЛЕМ ИОЩГ(57) Изобретение может бь:ть использовано в системах управления электро- приводами постоянного тока. Цель расширение функциональных возможностей за счет управления мостовыми усилителями и повышение точности при изменениях частоты тактовых импульсов. Для ее достижения в устройство введены инверторы 13, 11 и репейный элемент 3. Устройство содержит также источник 1 управляющего напряжения,втор 2 тактовых импульсов, тригкоммутаторы 5, 6, формирова 7, 8 импульсов сброса, интегра, 10, компараторы 11, 12, 3 ил.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к областиимпульсной техники и мокет быть использовано в системах управленияэлектроприводами постоянного тока.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейза счет управления мостовыми усилителями и повышение тоцности при изменениях цастоты тактовых импульсов.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства управления широтно-импульсным усилителем мощности;на Фиг. 2 - схема подклюцения устройства к мостовому усилителю; нафиг. 3 - временные диаграммы работыодного канала устройства.Устройство управления широтно-импульсным усилителем мощности содержит источник 1 управляющего напряженил, генератор 2 тактовых импульсов, релейный элемент 3, триггер 1,коммутаторы 5, б, Формирователи 7,8 импульсов сброса, интеграторы 9,10, компараторы 11, 12, инверторы13, 14, Первые входы коммутаторов5, 6 соединены с выходом источника1 управляющего напряжения и входомрелейного элемента 3, выход которогосоединен с вторыми входами коммутаторов 5, 6, управляющие входы которыхсоединены соответственно с прямыми инверсньм выходами триггера , а,через формирователи 7, 8 импульсовсброса - с установоцными входамиинтеграторов 9, 10, входы которых1соединены соответственно с выходамикоммутаторов 5, 6, а выходы соответственно с первыми входами компараторов 11, 12, вторые входь которых соединены с общей шиной, а выходы - соответственно с первой и второй выходной шинами устройства и соответственно через инверторы 13, 1 ч с третьейи цетвертой выходными шинами устройства, причем вход триггера 1 соединен с выходом генератора 2 тактовыхимпульсов, Релейный элемент 3 можетбыть выполнен на инвертирующем операционном усилителе с разомкнутой обратной связью,Мостовой усилитель, управляемыйустройством управления широтно-импульсным усилителем мощности, можетбыть выполнен, например, на четырехтранзисторных ключах, вклюценныхпоследовательно попарно между шинами:источника питания, нагрузка включена между объединенными выводами пар+11 и ри Таким образом, оба интегратора 9 и ключей, а управляющие входы ключейкаждой пары соединены с входом и выходом выходных инверторов устройства.На временной диаграмме (Фиг. 3)приведены следующие сигналы: Б - выУходное напряжение источника 1 управ"ляющего напряжения, У - выходноенапряжение релейного элемента 3 1)выходное напряжение элемента с индексом . Для положительного управляющего напряжения сигналы с индексомболее 8 меняют полярность или Фазуна противоположную,Устройство управления широтно-импульсным усилителем мощности работает следующим образом.Генератор 2 тактовых импульсовформирует импульсы с периодом следования Т, которые поступают на входтриггера ч. На прямом и инверсномвыходах триггера ч при этом формируются две противофазные последователь.ности прямоугольных импульсов с периодом 2 Т. Эти последовательности определяют состояние коммутаторов 5 и 6:при 0 = О, 14= Р, где 1 Г - напряжение,соответствующее уровню "1", коммутатор 5 находится в положении , коммутатор 6 - в положении Б . При БК Оф О наоборот, коммутатор5 находится в положении 6 , коммутатор 6 - в положении с. Кроме того,сигналы Б и О+ поступают на входысоответственно Формирователей 7, 8импульсов сброса, которые по отрицательным фронтам входных импульсныхпоследовательностей формируют короткие импульсы Б, и Б, устанавливающие интеграторы 9 и 1 О в исходноесостояние Бз = П = О. Так как управляющие входы коммутаторов 5 и 6 подклюцены соответственно к прямому иинверсному выходам триггера 1, то онивсегда находятся в противоположныхсостояниях (соответственно а, Б илиа ) и подклюцают ко входам интеграторов 9 и 10 поочередно управляющеенапряжение 11 и напряжение Бо с выхода релейного элемента 3. Выходноенапряжение релейного элемента 3 определяется знаком управляющего напряжения 0 и равно5 15 1 О работают аналогично, но в проти- вофазе. При этом работа каждого интегратора происходит в два такта оди. наковой длительности Т,В начальный момент с = О интегратор 9 выходным импульсом ц формирователяимпульсов сброса установлен в состояние ц (О) = О. Па выходе интегратора 10 при с = О имеется начальное напряжение Б (О). В первом такте при 0с с Т на пряном выходе триггера 4 действует сигнал с уровнем "0", а на инверсном - "1". Следова" тельно, коммутатор 5 находится в состоянии е, а коммутатор 6 в состоянии 6. Уо входу интегратора 9 приложено управляющее напряжение 0 , а ко входу интегратора 10 - напряжение с выхода релейного элемента Бз.При отрицательном входном управляющем напряжении Бс О выходной сигнал релейного элемента Бз = + 1 г , Выходные напряжения интеграторов 9 и 10 в этом случае в первом такте при допущении Б = сопзс определяются выражениями; Ко 1 Го С е при Т + сс2 Т; Ое при О с с ( со и Тссс 2 Т,40 О 1 0 прис сссТ О при 0 сс (с +Т,подаются на вВ результате.- К, Ос = - К Оьс; о О 1 а (О) - К,о1 ос = О,о (О) где К, К о - коэффициенты передачиинтеграторов 9 и 10.В первом такте выходное напряжение интеграторов 9 положительно и при с = Т достигает значения Б(Т) = - КО То ) О. Выходной сигнал компаратора 11 при этом Бп = 1 Го . Так как интеграторы работают в противофазе, то Б(Т) = Б ,(0) .Выходное напряжение интегратора 10 в первом такте уменьшается от значения О,о (0О. и в момент времени с = с, достигает О, что приводит к переключению компаратора 12 и установлению на его выходе сигнала Б, = О. При с = Т выходным импульсом Бо формирователя 8 импульсов сброса второй интегратор 10 устанавливается в исходное состо" яние У 1 ь (Т) = О.Во втором такте Т с с с 2 Т на прямом и инверсном выходах триггера "4 действуют сигналы ц = 1 Г, Оо = О. ледовательно, коммутатор 5 находится в положении 6, коммутатор 6 - в положении а . Ко входу интегратора.,9 5673 6приложено напряжение И с выхода релейного элемента 3, а ко входу интегратора 6 - управляющее напряжение О. Выходные сигналы интеграторов 9 и 1 О изменяются в соответствии с уравнениями; цц = - кБ т+ к 1 Ос 1 с = - к От+Э У Чо 9 ь 10+ К 1 г, (с-Т); 01 о = - К ОЛ с = - Кц(с-т).тВыходное напряжение интегратора 10 цО и на выходе компаратора 12 действует сигнал "1" О, = Б. Выходное напряжение интегратора 9 уменьшается от значения Б (Т) 20 = - К 11 Т и при достижении им нулеь вого значения, т,е. при С = Т + происходит переключение компаратс ра 11 и установление на его выходе сигнала Бн = О. В конце второго такса 25 происходит установка интегратора 9 выходным импульсом Формирователя 7 импульсов сброса в состояние П,:= О, а выходное напряжение интегратора10 достигает значения Б,о (2 Т) 30 = - К БТ. Далее процесс периодически повторяется.Таким образом, в течение цикла из двух тактов на выходах компарато-" ров 11 и 12 формируются сигналы:при 0 с с с Т + сь;е Сигналы У, и Б, с выходов компараторов 11 и 12 инвертируются с по мощью инверторов 13 и 14, на выходахкоторых формируются сигналы: импульсы У О,ооды ключей 1518,интервале 0 с с С с, 15 6 Доткрыты ключи 15 и 18 и ток протекает по цепи; плюс источника питания Е ключ 15 - нагрузка 19 - ключ 18- минус источника питания, В интервалесТ открыты ключи 16 и 18, которые закорачивают нагрузку. Аналогичным образом происходит коммутация ключей во втором такте (Т с е2 Т). Таким образом, в течение периода Т нагрузка подключается к источнику питанияПри положительном .управляющем напряжении 11 ) О процессы аналогичны указанным, отличие состоит в том, что подключение нагрузки к источнику питания осуществляется с помощью ключей 16 и 17, при этом ток протекает по цепи: плюс источника питания - ключ. 17 - нагрузка 19 .- ключ 16 - минус источника питания (фиг. ч) т,е, изменяется полярность напряжения на нагрузке 19.достоинством поочередного способа управления мостовым транзисторным преобразователем является то, что при любом знаке входного сигнала в состоянии переключения находятся все 1 транзисторных ключа моста, однако частоты переключения каждого из них в 2 раза меньше частоты напряжения на выходе. Управляющие напряжения транзисторных ключей одной Фазы мос" та постоянно находятся в противофазе, при этом ключи переключаются через период выходного напряжения Т. Этим достигаются одинаковые условия работы полупроводниковых приборов в мостовой схеме.1Относительная длительность импульсов при этом равна т.е. прямо пропорционально входному управляющему напряжению и не зависит от изменений периода следования импульсов.Таким образом, введение в устройство управления широтно-импульсным5 1 О Формула изобретенияУстройство управления широтно-импульсным усилителем мощности, содер жащее источник управляющего напряже 20 25 30 35 40 45 50 усилителем мощности релейного элемента и двух инверторов позволилоповысить точность работы при нестабильной частоте тактовых импульсови расширить функциональные возможнос.ти устройства путем управления нетолько одноканальными усилителямимощности, но и мостовыми усилителями. ния, соединенные последовательногенератор тактовых импульсов и триггер, прямой выход которого соединенс управляющим входом первого коммутатора и через первый формировательимпульсов сброса - с установочнымвходом первого интегратора, вход которого соединен с выходом первогокоммутатора, а выход - с первым входом первого компаратора, и второйкоммутатор, выход которого соединенс входом второго интегратора, ауправляющий вход - с инверсным выходом триггера и через второй Формирователь импульсов сброса - с устано"вочным входом второго интегратора,выход которого соединен с первымвходом второго компаратора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения области применения засчет управления мостовым усилителеми повышения точности при измененияхчастоты тактовых импульсов, в негодополнительно введены два инвертора и релейный элемент, вход которогосоединен с выходом источника управляющего напряжения и первыми входамиобоих коммутаторов, а выход - с вто-рыми входами обоих коммутаторов, приэтом выходы первого и второго компараторов соединены с первой и второйвыходными шинами, а через первый ивторой инверторы - с третьей и четвертой выходными шинами устройствасоответственно, а их вторые входыс общей шиной.Составитель Е. БорзовТехред М.Дидык Корректор С,Спесивых Редакт исное ака ул. Гагарина, 1 О И Иизводственно-издательский комбинат Патент , г. Укг Тираж 659 осударственного комитета по и 113035, Москва, Ж,ретениям и открытиям при ГКНТ СССушская наб., д. 4/5