Импульсный фазированный двухполупериодный выпрямитель модулированного напряжения

 

Класс 21dР, 12»

21 d, )2oi № 147662

СССР

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа Ло 98

А. В. Михайлов

ИМПУЛЬСНЫЙ ФАЗИРОВАННЫЙ ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫИ

ВЫПРЯМИТЕЛЬ МОДУЛИРОВАННОГО НАПРЯ)КЕНИЯ

Заявлено 2! мая 1960 г. за № 667158/24 в Комитет по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 11 за 1962 r.

По сравнению с известными схемами непрерывного выпрямления описываемый выпрямитель обеспечивает малый уровень помех от несущей частоты и малое запаздывачие рабочего сигнала в схеме выпрямления. Это достигается за счет импульсного фазированного выпрямления, при котором заряд и разряд конденсатора фильтра происходят через малое сопротивление ключа, а в промежутках между замыканиями ключа конденсатор почти не разряжается.

На фиг. 1 изображена схема импульсного фазированного двухполупериодного выпрямления модулированных напряжений; на фиг. 2— диаграмма работы описываемого выпрямителя; на фиг, 3 — вариант выполнения схемы коммутации выпрямителя на электронных лампах.

Схема выпрямления (фиг. 1) работает следующим образом. Когда напряжение U,„èñòî÷íèêà 1 приближается к положительной амплитуде несущей олны (фиг. 2), вибратор 2 замыкает контакт 8 на время замыкания t;. Емкость 1 подключается к источнику 1 и, если напряжение на ней отличается от величины амплитуды 1, то произойдет зарядка (или разрядка) конденсатора до амплитуды 1, К моменту размыкания контакта 8 напряжение на емкости практически останется равным амплитуде 1, если время 1, выбрано правильно по величине и по фазе относительно несущей волны.

Источником модулированного напряжения U,„,, подлежащего фазированному выпрямлению, может быть якорь сельсина вращающегося

1рансформатора, как это показано на фиг. 1 (обмотка возбуждения не показана), потенциометрический датчик, выход лампового или кристаллического усилителя и пр. Частота несущей волны источника его внутреннее сопротивление R,. № 147662

Якорь вибратора 2, служащий для модуляции напряжений, питается от того же источника напряжения частоты 1/п, что и датчик, Фаза т а ок обмотки возбуждения вибратора устанавливается такой, чтобы

t . якорь вибратора 2 замыкал контакты 8 и 5 в отрезке времени (фиг, 2) когда несущая волна напряжения U„. приближается к своему амплитудному. положительному или отрицательному значению.

Время замыкания контакторов 3 и 5 устанавливается, по возчо>кности, одинаковым. Величина t, выбирается такой, чтобы на протяжении этого времени мгновенные значения несущей волны напря>кения

U„,. оставались близкими амплитудному значению каждой данной полуволньi. Чем меньшим выбрано время t, замыкания контактов, тем меньше помех будет в выпрямленном напряжении от обертонов частоты

Чрезмерно чалое время t, также недопустимо, так как может иметь неполную зарядку (или разрядку) конденсаторов 4 и б до амплитуд положительных и отрицательныY полуволн B моменты замыкания контактов 8 и 5. Неполная же заря;:ка (или разрядка) конденсаторов, если сна достигает значительной вепичины, влечет за собой заметные фазоBbte и амплитудные искажения гармонических составляющих огибающей выпрямляемого сигнала с ростом их частоты.

Если внутреннее сопротивление источигка 1 активное и равно I ;, а величины емкое ей 4 и б равны С, то, приближенно, оптимальным значением для t, можно считать значение; где т — постоянная времени контура зарядки (или разрядки) емкостей 4 и б, в частности т=R„С

Примерно через полпериода, когда напряжение U„„„. будет приближаться к отрицательному амплитудному значению 2 (фиг. 2) несущей волны на время l замкнется контакт 5 и подключит к источнику 1 ем-! кость 6, которая зарядится до напряжения, равного амплитуде 2. Это напряжение сохранится и после размыкания контакта 5. Еще через полпериода вновь замкнется контакт 8 и напряжение на емкости 4 скачком изменится от величины, равной положительной амплитуде 1, до величины положительной аплитуды 8 несу.щей волны U„„„.

После размыкания контакта 8 это напряжение «запомнится» до следующего замыкания контакта 8 и т. д При изменении фазы несущей волны на обратную на емкость 4 будут подаваться отрицательные амплитуды, а на емкость 6 — поло>китель ые и знак выпрямленного напряжения !/,„,„. изменится на обратный.

На фиг. 2 показаны кривые изменен я во времени: входного модулированного напря>кения U„,, напряжения 4 на емкости 4 и напряжения U, на емкости б. Здесь показаны и процессы, происходящие при изменении фазы несущей волны U,„„íà 180 .

Емкости 4 и б «запоминающие» емкости; на них сохраняются примерно амплитудные значения полувопн несущей частоты сигнала U, на отрезки времени между двумя «соседними» замыканиями данного контакта (8 и 5).

Почти ступенчатые кривые U4 и Ug (фиг. 2) представляют собой изменение напряжений на емкостях 4 и б во времени; переход от одной ступени в каждой из кривых U4 и U< к следующей происходит по экспоненте с постоянной времени т=Я; С.

На фиг. 2 принято, что переходные процессы зарядки и разрядки емкостей 4 и 6 практически полностью успевают закончиться в отрезки времени t,ç=t, 4=t,.

¹ 147áá2

Через полупериодс1 импульсы напряжения, одновременно возникшие ВО всех 4 обмотках, откроют на время t, две лампы 5 и 5, но оставят запертыми лампы 3 и 3 и т. д, В остальном принцип действия схемы фиг, 3 тот же, что и схемы фиг. 1. С внешних точек емкостей 4 и 6 снимается выпрямленное напряжение Ut „„, На фиг. 1 и 3 источник 1 выпрямляемого напряжения может обладать и индуктивностью h;, удлиняющей время практической зарядки, запоминающих емкостей 4 и 6, а при очень больших h, и малых R,— приводящей к колебательному процессу в цепи зарядки. Поэтому рекомендуется применять источники, по возможности с малыми значениями

h, R, При выпрямлении малых модулированных напряжении, а также для уменьшения помех на выходе схемы выпрямления в зоне нуля, целесообразно применять предварительные каскады усиления для напряжения U,„ïðå>êäe чем подать его на схему выпрямления При этом внутреннее сопротивление выходного каскада предварительного усилителя должно быть по возможности малым, обеспечивающим малую постоянную времени зарядных токов емкостей 4 и 6.

B тех случаях, когда несущая частота Vo стабилизирована и треоуется дополнительно уменьшить в выпрямленном напряжении помеху ог несущей частоты или ее обертонов, следует применять резонансные фильтры, настроенные на частоту основной помехи. Это позволит в значительной мере сохранить благоприятную частотную характеристику схемы выпрямления.

В варианте схемы с вибратором (фиг, 1) токи через контакты 8 и 5 и напряжения на них в процессе нормальной работы столь малы, что не вызывают опасений быстрого износа контактов; тем не менее для повышения надежности такой схемы в эксплуатации, целесообразно размещение контактов 3 и 5 в атмосфере инертного газа и герметизация их.

В тех случаях, когда внутреннее сопротивление R„- источника 1 напряжения U„. очень мало, во избежание обгорания контактов в момент включения схемы в работу, можно последовательно с R„. включать ограничивающее добавочное сопротивление.

Из описанного принципа действия предлагаемой схемы следует, что подключение к выпрямленному напряжению даже незначительной нагрузки — без специального каскада усиления мощностй — недопустимо.

В связи с этим применение схемы нецелесообразно, Если внешние обкладки емкостей 4 и 6 хорошо изолированы от посторонних влияний, то сопротивления 7 и 8 могут вовсе отсутствовать.

Из рассмотренных кривых на фиг. 2 следует, что выпрямляемое напряжение U,„íе обязательно должно иметь несущую волну в форме синусоиды, Если бы это напряжение поступало на вход схемы в виде дискретных прямоугольных импульсов, по высоте, знаку и во времени соответствующих амплитудам полуволн синусоидального модулирован ного несущего напряжения, то принцип действия и конечный эффект, получаемый от схемы фиг. 2, не изменились бы. Необходимо лишь, чтобы длительность дискретных импульсов входного, выпрямляемого напряж ния была несколько больше времени L замыкания контактов 3 и 5. Такой вид напряжения, представляющего собой дискретные импульсы с чередованием их знака, получается в результате двухтактной модуляции (например, помощью вибратора) электрического сигнала —— напряжения постоянного тока, изменяющегося по величине и по знаку. № 147бб2

Предмет изобретения

Импульсный фазированный двухполупериодный выпрямитель модулированного напряжения для систем автоматического управления и регулирования, о тл и ч а ю щи и ся тем, что, с целью уменьшения помех и величины запаздывания сигнала, применены емкости, запоминающие амплитудные значения несущей волны выпрямленного напряжения на отрезке времени между следующими друг за другом кратковременными замыканиями контактов контактного вибратора, возбуждаемого с несущей частотой.

ык

¹ 147662

Составитель А. П. 10фин

Редактор Л. H. Гольцов Техред А. А. Камышникова Корректор И. А. Шпынева.

Поди. к печ 11 VII-62 г. Формат бум. 70Х108 /, Объем 0,52 изд. л.

Зак. 7227 Тираж 1100 Цена 4 коп.

ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д. 2/6.

Типография ЦБТИ, Москва, Петровка, 14.