Формирователь квазисинусоидального напряжения

3 1654843 46 (=-1,И), первый и второй до- нительный переключающий блок 5 содерполнительные защитные диоды 7:.и 8, жит с первого по четвертый переклюблок 9 управления, задающий генера- чающие транзисторы 24-27, с первого тор 10, счетчик 11 импульсов, преоб-5 по четвертый защитные диоды 28-31. разователь 12 кодов, усилители 13 Выходное напряжение на шинах 14 и мощности, первую 14 и вторую 15 вы" 15 формируется путем сложения и выходные шины. Первый переключатель со- читания "смещенных" во времени напрядержит ключевой транзистор 16 и пер" жений вторых обмоток согласующих вый 17 и второй 18 отсекающие диоды, 1 О трансформаторов 6;, полученных вслед- второй переключатель содержит ключе- ствие коммутаций по программе блока вой транзистор 19 и с первого .по чет- "9 Управления. основного и дополнительвертый отсекающие диоды 20"23. допол- ных нереключаюпдх блоков 4 и 5, 2 ил,35 Изобретение относится к устройствам, Формирующим квазигармоническиесигналы, и может быть использованов аналоговых вычислительных машинах,Целью изобретения является повы-.шение надежности.На фиг. 1 изоражена Функциональнаясхема Формирователя квазисинусоидального напряжения; на Фиг, 2 - временные диаграммы сигналов,Формирователь содержит источник 1напряжений питания с М выходами,группы 2и 2 переключателей 3 -3,.основной переключающий блок 4, дополнительный переключающий блок 5,согласующий трансформатор 6, первый7 и второй 8 дополнительные защитные .диоды, блок 9 управления, задающийгенератор 10, счетчик 11 импульсов,преобразователь 12 кодов, усилители13 мощности, первую 14 и вторую 15выходные шины, ключевой транзистор16 и первый 17 и второй 18 отсекающие диоды первого переключателя изкаждой группы переключателей, ключевой транзистор 19 и с первого по четвертый отсекающие диоды 20-23 остальныхпереключателей, с первого по четвертый переключающие транзисторы 24-27,с первого по четвертый защитные диоды 28-31Формирователь квазисинусоидального напряжения работает следующим об"разом.Источник 1 напряжений питания, например конвертор, имеет три уровнявыходных напряжений. Если принятьза единицу первый уровень выходногонапряжения, то второй и третий уровни выходных напряжений принимаются " соответственно в два и три раза большими первого уровня. На выходных шинах 14 и 15 формируется напряжениес равномерным квантованием по уровнюи различными по длительности ступе . нями. Амплитуда этого напряженияЬ 0,= "Ь-(2 М+1).д 0 (1)огде У " количество ступеней на ин тервале в четверть периода(в данном случае (фиг, 1)0=24);М - количество ступеней суммируемых напряжений (в данномслучае (фиг. 1) И=З);Ь - количество суммируемых напряжений (в данном случае(Фиг, 1) Ь=2)р0- амплитуда первой ступени вы-ходного напряжения (фиг.2 а);Для данного случая выбранного числа выходов источника 1 напряжений.питания (фиг 1): Оу 70 р ь45 0 =140, (2)0 фф 210,1,где 0,0,0 9 - выходные напряженияисточника 1 напряженийпитания.На интервале формирования нулевойступени выходного квазисинусоидального напряжения (Фиг. 2 а) выключеныключевые транзисторы 6 переключателей 3 а нагрузка зашунтирована за,.счет включения второго 25 и четвертого переключающих транзисторов основного переключающего блока 4третьего 26 переключающих транзисторов (фиг. 2 п,р) дополнительногопереключающего блока 5, выключенияпервого 25 (фиг. 2 о) и четвертого27 (фиг. 2 с) переключающих транзисторов этого же переключающего блока.Это вызывает формирование на второйобмотке согласующего трансформатора 10 6 такого напряжения, которое обеспечивает на выходе четвертую ступеньс разностной амплитудой.Формирование нулевой ступени в выходном напряжении (фиг. 2 б) достига ется за счет прямоугольных напряжений, сдвинутых друг относительно друга на длительность нулевой ступени.Первая нулевая ступень (фиг. 2 б) получается за счет включения второго 25 20 (фиг. 2 з) и третьего 26 (фиг, 2 к) переключающих транзисторов основногопереключающего блока 4 и выключен-,ных ключевых транзисторов 16 и 19всех, переключателей 3 первой группы2 перекжочателей (фиг. 2 г,д,е),Вторую нулевую ступень в выходномнапряжении (фиг. 2 б) получают за счетодновременного включения первого 24(фиг. 2 ж) и третьего 26 (фиг. 2 и) 30 переключающих транзисторов основного переключающего блока 4. В зависи"мости от коэффициента мощности нагрузки ток протекает по различнымцепям. Если ток нагрузки уже перешел 35 через нуль и полярность напряжениясовпадает с полярностью така, тоток течет от выхода источника 1 напряжений .через первый 20 и четвертый23 отсекающие диоды, ключевой тран зистор 19 третьего переключателя 3,первой группы 21 переключателей,первый 24 и четвертый 27 переключающие транзисторы основного переключающего блока 4 к общей шине источни 45 ка 1 напряжений питания.Если полярность тока не совпадает с полярностью напряжения, то реактивная мощность нагрузки "сбрасывается" в источник 1 напряжений пи тания без существенного измененияформы выходного напряжения. Ток вэтом случае протекает по цепи: нагрузка, первый защитный диод 28 (илитретий защитный диод 30) основногопереключающего блока 4, источник 1напряжений питания, четвертый защитный диод 3 1 (или второй защитный диод 29) основного переключающего блока 4 и т.д, Первый 7 и второй 8 да 5 1654843,ключающего блока 5 (фиг. 2 п, с) . Наинтервале формирования первой ступени выходного напряжения включеныключевые транзисторы 19 третьегопереключателя 3 из второй группы2 переключателей и первый 24 и третйй 26 переключающие транзисторыдополнительного переключающего блока5 (фиг. 2 о,л,с), обеспечивающие подачу напряжения на первую обмоткусогласующего трансформатора 6,Коэффициент трансформации выбрантаким, что на второй обмотке согласующего трансформатора 6 присутствует напряжение, равное амплитуде первой ступени выходного напряжения,Из выражения (2) следует, что согласующий трансформатор 6 должен бытьпонижающим с коэффициентом трансформации 1/7. При этом выходные шиныосновного переключающего блока 4замкнуты за счет включения второго25 и четвертого 27 переключающихтранзисторов (фиг. 2 з,к). На интервале формирования второй ступени выходного квазисинусоидального напряжениявключается ключевой транзистор 19второго переключателя 3 из второйгруппы 2 переключателей и включается ключевой транзистор 19 (фиг. 2 л)третьего переключателя 3 из этойже группы 2 переключателей и кпервой обмотке согласующего трансформатора 6 прикладывается удвоенное значение напряжения первого уровня напряжения. На второй обмотке формируется соответствующее напряжение(фиг. 2 в), при этом выходные шиныосновного переключающего блока 4 замкнуты,Формирование третьей ступени выходного напряжения достигается засчет включения ключевого транзистора16 первого переключателя 3 из второй группы 2 переключателей(фиг. 2 н) и выключения ключевоготранзистора 19 второго переключателя3 из этой же группы переключателей(фиг. 2 м). Четвертая ступень выходного напряжения формируется за счетвключения ключевого транзистора 19третьего переключателя 3(фиг. 2 е)из первой группы 2 переключателей,включения первого переключающеготранзистора 24 (фиг. 2 ж) и включениявторого переключающего транзистора25 (фиг. 2 з) основного переключающего блока 4, включения второго 25 и20 25 30 полнительные защитные диоды необходимы для получения нулевой ступени выходного напряжения (фиг. 2 б).В блоке 9 управления задающий генератор 10 Формирует импульсы, которые поступают на счетчик 11 импульсов. На его выходе Формируется параллельный код, 1 который с помощью преобразователя 12 кодов превращается в код импульсных последовательностей (фиг. 2 г-с), поступающих через усилители 13 мощности на управляющие входы переключателей и переключающих блоков.Предлагаемый формирователь квазисинусоидального напряжения характеризуется более высокой надежностью. Формула изобретения Формирователь квазисинусоидального напряжения, содержащий источник напряжений питания с М выходами, Б групп переключателей, каждая из которых содержит И переключателей, причем каждый из переключателей, кроме первого, из каждой группы переключа" телей содержит ключевой транзистор и четыре отсекающих диода, база ключевого транзистора является управляющим входом переключателя, катоды первого и второго отсекающих диодов подключены к коллектору ключевого транзистора, к эмиттеру которого подключены аноды третьего и четвертого отсекающих диодов, анод первого и катод третьего отсекающих диодов соединены между собой и являются сигнальным входом переключателя, первым и вторым выходами которого являются соответственно катод четвертого и анод второго отсекающих диодов, а первый переключатель из каждой группы переключателей содержит ключевой транзистор и два отсекающих диода, база ключевого транзистора является управляющим входом первого переключателя, катод первого отсекающего диода соединен с коллектором ключевого транзистора, эмиттер которогоподключен к аноду второго отсекающего диода, коллектор ключевого транзистора является сигнальным входом первого переключателя, первым и вторым выходами которого являются соответственно катод второго и анод первого отсекаюших диодов, сигнальный вход каждого из М переключателей 35 40 45 50 55 каждой группы переключателей соединен с соответствующим из М выходов источника напряжений питания, первые выходы М переключателей каждой группы соединены между собой и яв-, ляются первым общим выходом групйы, вторые выходы М переключателей каждой группы соединены между собой иявляются вторым общим выходом группы, основной и Идополнительных переключающих блоков, каждый из которых содержит четыре переключающих транзистора и четыре защитных диода, первый и второй переключающие транзисторы соединены последовательноУ третий и четвертый переключающие транзисторы соединены последовательно, эмиттеры второго и четвертогопереключающих транзисторов соединены между собой и являются первой шиной питания переключающего блока, второй шиной питания которого являются соединенные между собой коллекторы первого и третьего переключающих транзисторов, первые одноименные электроды первого, второго, третьего и четвертого защитных диодов подключены к эмиттерам соответственно перво" го второго, третьего и четвертогопереключающих транзисторов, вторые одноименные электроды второго и четвертого защитных диодов соединены с коллекторами соответственно второго и четвертого переключающих транзисторов, коллекторы второго и четвертого переключающих транзисторов являются соответственно первой и второй выходными шинами. переключающего блока, первым, вторым, третьим и четвертым управляющими входами переключающего блока являются базы соответственно первого, второго, третьего и четвертого переключающих тран-, зисторов, вторые одноименные электроды первого и третьего защитных диодов основного переключающего блока соединены между собой и являются дополнительной шиной питания основного переключающего блока, а вторые одноименные электроды первого и третьего защитных диодов дополнительных переключающих блоков соединены между собой и являются дополнительной шиной питания дополнительного пере" ключанйцего блока, первые шины питания основного и дополнительных переключающих блоков подключены к общей шине источника напряжений питания сМ выходами, первые общие выходы групп переключателей подключены к вторым шинам питания основного и соответствующих дополнительных переключающих блоков, блок управления, содержащий5 соединенные последовательно задающий генератор, счетчик импульсов, преоб- разователь кодов и усилители мощности, ыоды которых влтс выходами блока управления, выходы блока . управления соединены с управляющими входами соответствукщих переключателей и с соответствующими управляющими входами основного переключающего блока и соответствующих дополнительных переключающих блоков, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены Я- согласукнцих трансформаторов, первый и второй дополйительные защитные диоды, причем первые одноименные электроды первого и второго дополнительных защитных диодов подключены к соответствующим одноименным электродам 25 первого .и третьего защитных диодов основного переключающего блока, квторой шине питания которого подключены вторые электроды первого и второго дополнительных защитных диодов,первый и второй выводы первой обмотки каждого из согласующих трансформаторов соединены с первой и второй выходными шинами соответствунщего издополнительных переключающих блоков,вторые обмотки согласующих трансформаторов соединены последовательно, первый вывод второй обмотки первого из согласующих трансформаторовявляется первой выходной шиной формирователя, второй вывод второй обмотки последнего из согласующихтрансформаторов соединен с первойшиной основного переключающего блока, вторая выходная шина которогоявляется выходной шиной формирователя, вторые общие выходы групп переключателей подключены к дополнительным щинам питания основного и соответствующих дополнительных переключающих блоков.1654843 Составитель О.ОтраднРедактор И,Дербак Техред Л,Сердюкова ректор Н,Ревск ВНИИПИ оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужг ул. Г ина, 10 953 Тираж 393 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5