Мостовой переключатель

 

МОСТОВОЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий четьфе управляемых ключевых элемента и стабилизатор тока, управляемые ключевые элементы включены в плечи моста, в Первую диагональ которого включен стабилизатор тока, первый вывод второй диагонали моста соединен с первой шиной подключения нагрузки , отличающийся тем, что-, с целью повышения точности коммутации , в него введены,обраэцовьй резистор , блок гальванической развязки , два вентильных элемента, два дифференцирующих блока, два активных фильтра нижних частот и два управляемых аттенюатора, образцовьй резистор , выводы которого соединены с вторым выводом второй диагонали моста и второй шиной подключения нагрузки , включен между входами блока гальванической развязки, первьй выход блока гальванической развязки соединен с вторым входом второго ди|1)ференцирующего блока и подключен к аноду первого вентильн.ого элемента катод которого соединен с первым входом первого дифференцирующего блока, второй выход блока гальванической развязки соединен с вторым входом первого дифференцир укядего блока и подключен к аноду второго вентильного элемента, катод которого соединен с первым входом второго дифференцирую (Л щего блока, выходы дифференцирующих блоков подключены к входам активных С фильтров нижних частот, выходы которых соединены с управляющи1.1И входами управляемых аттенюаторов, входы управляемых аттенюаторов подключены к управляющим шинам устройства, a выхо:Ад ды управляемых аттенюаторов соединены с попарно объединенными управляющи :п ми входами управляемых ключевых элементов , включенных в противоположные ч1 плечи моста. эо

0% 01)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) Н 03 К 17/56

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3441140/24-21 (22) 21.05.82 (46) 30.01.85.Бюл. N- 4 (72) В.С.Альтшулер, А.А.Васюхно, Л.Н.Волков, В.В.Голых, А.В.Орлов и В.М.Филатов (53) 62 1.382(088.8) (56) 1. Будинский Я.В. Транзисторные переключающие схемы. М., "Связь", 1965, с. 197.

2. Авторское свидетельство СССР

В 298071, кл, Н 03 17/56, 1971. (54)(57) МОСТОВОЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий четыре управляемых ключевых .элемента и стабилизатор тока, управляемые ключевые элементы включены в плечи моста, в первую диагональ icoторого включен стабилизатор тока, первый вывод второй диагонали моста сое-. динен с первой шиной подключения нагрузки, отличающийся тем, что-, с целью повышения точности коммутации, в него введены,образцовый резистор, блок гальванической развяз:ки, два вентильных элемента, два дифференцирующих блока, два активных фильтра нижних частот и два управляемых аттенюатора, образцовый резистор, выводы которого соединены с вторым выводом второй диагонали моста и второй шиной подключения нагрузки, включен между входами блока гальванической развязки, первый выход блока гальванической развязки соединен с вторым входом второго дифференцирующего блока н подключен к аноду первого вентильного элемента, катод которого соединен с первым входом первого дифференцирующего блока, второй выход блока гальванической развязки соединен с BTopbltl входом первого дифференцирукнцего блока и подключен к аноду второго вентильного элемента, .катод которого .соединен с первым входом второго дифферекцирующего блока, выходы дифференцирующих блоков подключены к входам активных фильтров нижних частот, выходы которых соединены с управлякщиии входами управляемых аттенюаторов, входы управляемых аттенюаторов подключены к управляющим шинам устройства, а выходы управляемых аттенюаторов соединены с попарно объединенными управляющими входами управляемых ключевых элементов, включенных в противоположные плечи моста.

1137578

Изобретение относится к электрон- ной технике, а именно к электронной коммутационной технике, и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления и контроля, например в цифровых аксельрометрах.

Известен мостовой переключатель, содержащий коммутирующие транзисторы, стабилизатор тока и блок управле- 10 ния, в одну пару противоположных плеч мостовой схемы включены транзисторы, в другую пару противоположных плеч мостовой схемы включены сапротивления нагрузки, а стабилизатор тока 15 включен в диагональ моста (1) .

Недостатком подобного устройства является низкая точность коммутации.

Наиболее близким но технической

20 сущности и схемной реализации к изобретению является мостовой переключатель, содержащий четыре управляемых ключевых элемейта и стабилизатор тока, управляемые ключевые элементы

25 включены в плечи моста, в первую диагональ которого включен стабилизатор тока, первый вывод второй диагонали моста соединен с первой шиной подключения нагрузки Г2) .

К недостаткам данного устройства следует отнести низкую точность коммутации, что проявляется при использовании мостового переключателя в таком режиме, когда выходным параметром является величина среднего то-З5 ка в нагрузке. Причиной низкой точности коммутации является зависимость времени переключения (быстродействия) мостового переключателя от направления тока в нагрузке. Эта зависимость 40 является следствием того, что время отпирания для используемых в электронной технике ключей обычно отличается от времени их запирания, что и приводит к динамической ошибке коммутации.

Цель изобретения — повышение точности коммутации.

Для достижения поставленной цели в мостовой переключатель, со- 50 держащий четыре управляемьгк ключевых элемента и стабилизатор тока, управляемые ключевые элементы включены в плечи моста, в первую диагональ которого включен стабилизатор тока, 55 первый вывод второй диагонали моста соединен с первой шиной подключения нагрузки, введены образцовый резистор, блок гальванической развязки, два вентильных элемента, два дифференцирующих блока, два активных фильтра нижних частот и два управляемых аттенюатора, образцовый резистор, выводы которого соединены с вторым выводом второй диагонали и с второй шиной подключения нагрузки, включен между входами блока гальванической развязки, первый выход блока гальва" нической развязки соединен с вторым входом второго дифференцирующего блока и подключен к аноду первого вентильного элемента, катод которого соединен с первым входом первого дифференцирующего блока, второй вы- ход блока гальванической развязки соединен с вторым входом первого дифференцирующего блока и подключен к аноцу второго вентильного элемента, катод которого соединен с первым входом второго дифференцирующего блока, выходы дифференцирующих блоков подключены к входам активных фильтров нижних частот, выходы которых соединены с управляющими входами управляемых аттенюаторов, входы управляемых аттенюаторов подключены к управляющим шинам устройства, а выходы управ" ляемых аттенюаторов соединены с попарно объединенными управляющими входами управляемых ключевых элементов, включенных в противоположные плечи моста.

Отметим, что возможно непосредственное использование первичной обмотки трансформатора в качестве

"образцового резистора".

На чертеже изображена принципиальная схема, иллюстрирующая пример конкретной реализации предлагаемого устройства при использовании полевых транзисторов в качестве управляемых ключевых элементов и диодов в качестве вентильных элементов.

Мостовой переключатель содержит управляемые ключевые элементы 1-4, стабилизатор тока 5, образцовый резистор 6, блок гальванической развязки 7, вентильные элементы 8 и 9, дифференцирующие блоки 10 и 11, активные фильтры нижних частот 12 и 13, управляемые аттенюаторы 14 и 15.

Блок гальванической развязки 7 содержиr трансформатор 16, выводы первичной обмотки 17 которого соединены с входами 18 и 19 блока гальванической развязки, а выводы вторичз 1137 ной обмотки 20 которого соединены с выходами 21 и 22 блока гальванической развязки. Управляющие, входы управляемых аттенюаторов 14 и 15 соединены с управляющими шинами 23 и 24 устрой- 5 ства, а нагрузка (показана пунктиром) подключена к шинам 25 и 26 подключения нагрузки, первый и второй выходы 2 1 и 22 блока гальванической развязки соединены соответствен- tO но с вторыми входами 27 и 28 второго и первого дифференцирующйх блоков

11 и 10 соответственно, а катоды

I вентильных элементов 8 и 9 соединены с первыми входами 29 и 30 первого и второго дифференцирующих блоков 10 и 11 ; выходы 31 и 32 дифференцирующих блоков 10 и 11 соединены с входами 33 и 34 активных фильтров нижних частот 12 и 13, выхо-2б ды 35 и 36 которых соединены с управляющими входами управляемых аттенюаторов 14 и 15.

Мостовой переключатель функционирует следукицим образом. 25

На управляющие шины 23 и 24 устройства поступают парафазные управляющие сигналы. С выходов управляемых аттенюаторов 14 и 15 эти парафазные сигналы поступают на затворы поле-. 5О вых транзисторов 1-4 (т.е..на управ» ляющие входы управляемых ключевых элементов), осуществляя поочередное отпирание пар .полевых транзисторов, включенных в противоположные плечи

35 моста. В один полупериод отпираются полевые транзисторы 1 и 4, а в другой — полевые транзисторы 2 и Зг

В зависимости от того, какая пара полевых транзисторов OTKpbITaj изме- 40 няется направление тока в нагрузке.

Сигнал с образцового реэистора,включенного последовательно с нагрузкой, через блок 7 гальванической развяз578 4 ки (который предотвращает у" ечку тока из прецизионной цепи стабилизатора тока 5} и вентильные элементы 8 и 9 поступает на входы 28 и 29 первого дифференцирующего блока 10 и входы 27 и 30 второго дифференцирующего блока 11. На входе 30 первого дифференцирующего блока 10 выделяются сигналы, амплитуда которых обратно пропорциональна длительности фронта импульсов на образцовом резисторе 6, а следовательно, и на нагрузке. Амплитуда импульсов на выходе 32 второго дифференцирующего блока 11 обратно пропорциональна длительности спада упомянутых импульсов.

С выходов 35 и 36 активных фильтров нижних частот 12 и 13 напряжение, определяемое длительностью фронта или спада импульсов в нагрузке, поступает на управляющие входы уцравляемых аттенюаторов 14 и 15. Это ведет к изменению коэффициента ослабления управляемых аттенюаторов, а следовательно, к изменению амплитуды управляющих импульсов, поступающих на затворы полевых транзисторов. Изменение управляющего напряжения на затворах полевых транзисторов 1-4 обеспечи"

/ вает выравнивание их времен отпирания и запирания.

Положительным эффектом предложен-. ного технического решения является повышение тоности коммутации. Этот эффект проявляется в том случае, когда выходным параметром мостового переключателя является среднее значение тока в нагрузке. Повышение точности ком 4утации является следствием того,что в описанном устройстве длительности фронта и спада cHFBlJIa в нагрузке поддерживаются равными, что исключает динамическую ошибку коммутации.

1137578

Составитель В. Нефедов

Редактор N. Келемеш Техред З.Палий Корректор А.Обручар

Заказ 10540/42 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4