Усилитель мощности с широтно-импульсной модуляцией
Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в системах автоматического регулирования и управления , использующих приводы с двигателями постоянного тока. Цель изобретения - повы шение надежности усилителей мощности с широтно-импульсной модуляцией, достигается путем исключения сквозных токов в плечах мостовых выходных каскадов. Для этого в устройство дополнительно введены два блока 5 и 6 временной задержки, каждый из которых содержит резистор 13(14) и конденсатор 15(16), параллельно которым включены светодиоды двух оптронных пар 17-20, фотоприемники которых соединены с прямыми и инверсными входами блоков 5 и 6. На чертеже показаны генератор 1 пилообразного напряжения, компараторы 2 и 3, источник 4 управляющего сигнала, ключевые элементы 7-10, нагрузка 11, источник 12 питания. Коммутация ключевых элементов в два раза ниже частоты коммутации цепи нагрузки, что позволяет снизить динамические потери в транзисторах и соответственно уменьшить размер охладителя и повысить надежность работы. 1 з.п. ф-лы., 1 ил. L с сл to ел 00 to
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 К 7 08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3650702/24-21 (22) 11.10.83 (46) 15.08.86. Бюл. № 30 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения и Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Н. Н. Беспрозванный, И. К. Бескровных, С. В. Коротков, А. Н. Пискарев, В. А. Синицын, Е. В. Тарасенко и В. С. Томасов (53) 621.375.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 852138, кл. Н 03 К 7/08, 1979.
Авторское свидетельство СССР № 614536, кл. Н 03 К 7/08, 17.05.76. (54) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в системах автоматического регулирования и управления, использующих приводы с двигателями постоянного тока. Цель изобретения — повы. 80„„1251312 д1 шение надежности усилителей мощности с широтно-импульсной модуляцией, достигается путем исключения сквозных токов в плечах мостовых выходных каскадов. Для этого в устройство дополнительно введены два блока 5 и 6 временной задержки, каждый из которых содержит резистор 13(14) и конденсатор 15(16), параллельно которым включены светодиоды двух оптронных пар
17 — 20, фотоприемники которых соединены с прямыми и инверсными входами блоков
5 и 6. На чертеже показаны генератор 1 пилообразного напряжения, компараторы 2 и 3, источник 4 управляющего сигнала, ключевые элементы 7 — 10, нагрузка 11, источник 12 питания. Коммутация ключевых элементов в два раза ниже частоты ком- с (0 мутации цепи нагрузки, что позволяет снизить динамические потери в транзисторах у д и соответственно уменьшить размер охлади- %У У теля и повысить надежность работы. 1 з.п. ф-лы.,1 ил.
i. f:,ОО, 1 С . I!IC О >И(ОС Ь I 5 t. I 1 I
l IИКГ:> .!О<К Т ОЬ(,"Ь })СН!I,: ».>,>и, К(С}Х С! В I Oj (3ТI> 1(>С 0 О j)cL"> Ill Р(>33 .i 5I Н Р 3 С, i ri j H i! 0C1() ri1:1>OI О ГOKИ.
j.tCCIf>f0 )3:30(>()ГТ(НI!!ri 3.!Н(Н <1 I t.. <К }((!("I 5i >?СI!Л i: t Г,,= H «(() Н,НОС i
И У1 (I ><Т>ЬС).;) <(-1:, Ät СIБ(,HCЙ fi ГГ>1 С! Х СН.Н.
Н Ь(Х Кс1С1< сl;. 0:3. т)3 :; Р (?С)KC !IPO1CT3.),f(> 13 Ф> (К>: i>! >1 1, Н с(И С Х(t ci >?СИ. IHТ С, 51 ?>! О I I.НОСТИ . > i i
"><1 > I! ОГ() .!311>> il<Ê!«i i К)К 1>t «!. I <1() i ((t.)I>I
TÎ ни к 3 :!ОВВС)5((он;Б! О си ннл, О.():H
;> )3!)ГХ)ГНI!O!: 3:! }Сj)ÆК(i, l,(0<>"!iь(-)Л(Х .Г! 1>«
1 I ik Ii t р» .К>,: 1, .IC(0<1 II!K I I .
;,10i «) и О B(ic:ti(-, ilOH ic!, с:(ки х>!
ЗА<3!. РС :>:f ГОРЬ! 1, >3 . 4..ХО;.)ь(IIC
Н С Н <. 11(c 0)13 >i rt(Б Х 0 <} 1< Х! и K 0 >! i I < l .) с> l (: P t
В" О",.1>l(. ВХОДЬ> КОТОРЬ)Х (. 0(, i HI!ICIII>I C f)t>!. k;) I(i
ИСТО I 3 3 Ê 3 -> 3 НР3 Б,151101 IH K (131.,.;! ЖСНН> }!.
ХO,". 0>t;(Н;IРОР;! 2 С;)Г,чи}IГ:1 С (3 С >,:<)Х! .Ь! Н„
) НРГ :<ГH(IO :.1 Ы И " Ы Х О Л Ы K(! T O P O I (: С О 1 H I I (",! t I С . О О-. H C i c"Ã13C I(I!0 Х! I!)}! Бсi)ЗК),I(51«<(и 13:> О.!ñl?> И К, 11() >Г13 -))ic х><Г fii (н(! и 8, coc. }3 11(н н ы х 10
} Î, БЫ ХО 3 К(;. >C i>, i ) К3 }) L I)C,1(HН ) H > it, }CPr)(К li, l t jt 53. (ОИ ))Г()СНЬ)И 13ЫХолс>! K()ТОРО>Х) СО,>!И(Г},I>! 0331 ! )Ст>С Г БГН ki(:: (, 1 1 "31ЬI и(Он, (c: . Ii Хо,с., f >iH KË ЙЫХ ЗЛ« (Г>.1 0<3 >) ij 1(!. c0 > 11:!C) НЫХ !.t)(,0 (ГГ:;»НО,:(Рис)С V(">!C.К,С ОС)! СЬИ1)>Г>i!.ii.i. >: I 3 >l Н (.> Д с " I И K 1 К 1 И ik I> I . < 3„ t 1 (I 0 В i, < . :, > 1(КЛК)<(СI!<1 и li )33K<1 I, t СЗООО,(НЬ)С Н)>IHO 1 3 i f! K;, i ) -: Г Б (3 Л . i!i c H I O 13 !: (i;I K," K) < l (I i Ь> (> 1А (Н><К> 1) ).IИТИ (И5! >Ъ ),t(>K ) Н!)(!i () H 3- l,1 -P -; (!3 Ос Ifi:Ic I ..i l>t! : IO((t )3, ) ! t(«3H(1 О . > I,) }(I) н,!CII( с,." K) k(ХIСНК,(C . : О;:Х(. СО(>! и О!,11 .. jr .II! I i .;I , 1>) )К )К><)(It>((>: 1,):, !! Ь((БС !";(< >1H! (0 t !3CTO j 11> !) }j>! (>f j" )() НЬ БГI (" I>i ikl!I: . H )5)?> !" И I! Н((Н) I ". (311> ;С}3 Х! Н О Н)KH>:) Н()С >((Н1 О:> c!:k" O;:(Kj«<), 1 0 H!)С i), С ИН.OИ . c! Т>Г ">)и КИ О I и Н(() НЫ: С:1) Hik I ГЛ(н )О Р(".3 I iC ГО:О -! И КОН,Cil(: I (,IP> Б>С>1!О !el t>t .,С)КУ> БГ(, (3ХО,СС)?j ыГ нстp( О< } >( 3(t:(i f »i \ и .3 }>j <0.. k ti H o.! () к<" t ii(: . 1 "> 3, 1(1) )К К И. ) Си, > c! ГС, Ь >!О I!! iOC Г i С I. I H P(.t ГIIO I I I! C, ». . I(L I, к) I! I li .> () г.! Гll((>)и О!, Ill>,. „ О )Pcl.!! I()I (t,:Ick !!1 5« . . > (>БОР Х! И Р Г I i > Хl И, Л ЬС.<>1 ГОГC Г() i i»t"! i ФО 1(I>t ГО(»(С IIO< I (::1}0!. >)3 НГ;IНБСР (И() . i0(<, (. >)i! ct j! С> 1 (>P<)13 <1, (Х< ),,I i: I i I 113, стх !.3 с«1 iicl ilc lilt t!c(> i è р 1(),i(!и !)» х,),(«.> ..(..". .: I <. БХО ; < Н»,<» 5 >() Н, ;О < > !>» <> ЬГ> с < . > 1 1» >.. . «. I K r", . :31 1(. !.), < >С <3,>,. ;! р: .! )г О!! t! >t t c.1 (, (И » >! « .. 1».- > >С! > :!. < ° >! . (>.(.I Т (. Х : К(. :. »Г, .! > Х i.,: :r ; c I:! . t I, t C > действием ЗДС вращения двигателя, обеспечивая режим динамического торможения. При положительной и отрицатсlbHQH полярности управляющего напряжения íà «агрузке формируются однополярные импульсы соответствую!пей полярности, относительная продолжительность которых про":oðöèîíàльна величине управляющего напряжени", Частота следования импульсов напряжения на нагрузке 11 В два раза больше частоты переключения силовых ключей ключевых элементов 7- 10 мостово!.о выходногo каскада. Временная задержка lip!I отпирани;1 ключевых элементов позволила устранить сквозные токи через транзисторы В клю-.евыi эB:лIеB. мIеBнBтTаB.х 77, 8 или 9. 10 и за сч«т этог,l повысить надежность работы усили" С I q г1аличие гальванической развязки пози;— .1ило сформировать наименыпими средствами однополярные импульсы выходногo на:I;:яжения реверсивного усилителя с частотой B два раза болыией частоты переклю ения cu IosbIx K1 очей. Это поззолило уменьшить в IBa раза пульсации тока и В четыре раза потери мощности в якоре двигателя от действия переменной составляющей. Одновременно гальваническая развязка позволила уменыпить действие помехи и за c÷åò этого повысить надежность работы усилителя. Коммутация Всех:1етырех к,!ючевых э,iP14PIITOB Мостового ВыходHOI О KBCKB;!;l с частотой В 2 раза ниже частоты коммутации цеги нагрузки позволяет снизить динамические потери В транзисторах и тем самым уменыпить размер охладителя или повысить надежность работы. В предлагаемом п1эеобразОВате lе Bci четЫРЕ КЛН)ЧЕВЬ|Х ЭЛЕМЕНта УЧаетВУЮт В фОРмирова!1ит! Выходного напряжения. Это по:— волило более рав11омезно распределить ВBl рузку силовых ключей, улучшить условия их работы и за счет этого повысить надежность i ñèë ител я. Формула изобретения 1. Усилитель мощности с широтно-импульсной модуляцией, содержащий первый компаратор, к первому входу которого подключен выход генератора пилообразного напряжения, второй компаратор, к первому входу которого подключена шина входного сигнала и мостовой выходной каскад, включающий соединенные последовательно первый и второй ключевые элементы и соединенные последовательно третий и четвертый 15 ключевые элементы, между объединенными выводами которых включена нагрузка, а их свободные выводы подключены к источнику питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения сквозных токов, в него дополнительно введены два блока временной задержки, причем управляющие входы первого и второго ключевых элементов подключены соответственно к прямому и инверсному выходам первого блока временной задержки, вход которого подключен к выходу первого компаратора, второй вход которого подключен к шине входного сигнала, а управляющие входы третьего и четвертого ключевых элементов подключены соответственно к прямому и инверсному выходам второго блока времензо ной задержки, вход которого подключен к выходу второго компаратора, второй вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения. 2. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что каждый блок временной задержки содержит соединенные последовательно и включенные между его входом и общей шиной резистор и конденсатор, параллельно которому включены соединенные встречно светодиоды двух оптронных пар, фотоприемники которых соединены с прямыми и ин4о версными выходами блока временной задержки. Состанителн Е Ьораов Ре;1а TBð!1. Слосбо,ги ил 11 хрсд И. Верее Корректор Л. Пили.и нко Заказ 4425 57 ипа,к 816 Подписное ВНИИПИ ос, тарстнснного комитета СССР по делам иаобретени1! и открытий 1 !3035, Москга, Ж 35, Раун. скал наб., д. 4, 5 Филиа". ППГ1 «Патент». г Ужгород. ул Проектнал, 4
