Патент ссср 153731

 

¹ 153731

Класс Н 02f; 212>, 18„

Н 02р; 21с, 59тli

СССР!

f h 117 TU1T1!

1 !б д ; 11 FIi. 1È0T 1;,q

Подписная группа М 87

И. К. Вульфельдт

ДВУХТАКТНЫЙ МАГНИТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Заявле!!о 20 октября 1961 г. за М 748634!24-7 в Комитет по делам изобрстений и oTi(pbITJIH при Совете .11ииистров СССР

Опубликовано в «Б!оллстепс изобретений и товарных знаков» М 7 за 1963 г.

Во многих устройствах автоматического управления и в управляемых элетроприводах не требуется точного воспроизведения формы входного сигнала на выходе усилителя. В этих устройства.;. существенным является получение в нагрузке среднего значения тока и напряжения, пропорционального изменению сип1ала во входной цепи усили-,сля. Для получения такого тока II напряжения, особенно при необходимости получения на выходе большой или средней по величине мощности и при наличии питания от сстп переменного тока, весьма эффективным является 11спользова магнитных усилптслей (Л!У). Однако при их использовании для управления нагрузкой постоя!ного тока, например электродвигателем постоянного тока, работающим В режиме управляемого реверса, возникают большие трудности, обусловленные тем, что изьестпые двухтактные магнитные усилители с нагрузкой постоянного тока нмсlот низкий и. и. д. 1не Выше 50 t,, х паиоол е э(1)(1пективпы. : схез11 даже пр Отсутствии IIOTepb В Обыотках, ВыпрЯмителЯх 11 ссрдсчниl ах.

3То объясняется шуптирующим взаимодействием Ilo;IQB:lí двухтактной схемы, приводящим к перераспределению токов. Для ограничения T2!(010 Взвит!Оде!1Ствия li2 Выходс, 01!Литсля В!(л!оч2!От .1Опол :11тс,!ьпыс б2.iëàci!! с сÎ:1ротив icllliH, з l(отор!!.; теряется 30 — 83", „з!.1ходной з!Ощпостп.

Для улучшсния х Ip21(TcplIcTIII(дв" тактны.; рсвсрсп нных 21 IIIITных усилителей предлагается применять в них фотосопротизления, засВечивасз!ыс посредство.,! э IcI(Tpo,".IOìè1iññöñíTíûõ 1(011;FcF1c2TopGB или газо!о азряд11ых л а мll, упрг1вляезlых сигн 2.102! с Вы Ода cooTBOTcTI33 ю!цих одпотактных усилителей, № 153731

Эти электролюминесцентно-фотополупроводниковые или газоразрядно-фотополупроводниковые приборы выполняют в двухтактных магнитных усилителях роль быстродействующих переключателей, позволяющих в зависимости от знака сигнала подключить нагрузку к выходу того из двух однотактных магнитных усилителей, у которого выходной ток возрастает. Тем самым удается почти полностью использовать мощность однотактных усилителей при работе в двухтактной схеме с одной нагрузкой постоянного тока. Повышение к. п. д. двухтактного усилителя сопровождается также увеличением отдаваемой мощности, протяженности линейной части его характеристики и коэффициента усиления по мощности.

Инерционность магнитного усилителя при этом практически не повышается, поскольку инерционность предлагаемых магнитных усилителей повышенной, средней и большой мощности не ниже инерционности фотополупроводниковых переключателей (10 4 — 10 сек в зависимости от типа выбранного фотосопротивления).

На фиг. 1 изображен в разрезе электролюминесцентно-фотополупроводниковый переключатель, применяемый в предложенном двухтактном магнитном усилителе; на фиг. 2 приведена электрическая схема усилителя с такими переключателями, Переключатель имеет монолитную слоистую конструкцию. Опорой служит стеклянная, пластмассовая или металлическая тонкая пластинка 1, на одну из сторон которой последовательно нанесены тонкие слои, из которых слои 2 и 8 образуют электролюминесцентный конденсаторосветитель, слой 4 — изоляцию, 5 — фотополупроводниковое сопротивление и слой б — снова изоляцию. Строение и технология изготовления электролюминесцентного конденсатора и слоев фотосопротивления— обычные для них. Указанная последовательность нанесения слоев (электролюминофора, светопроницаемых электропроводных обкладокэлектродов и фотосопротивлений с прозрачными диэлектрическими обкладками, электрически изолирующими их от электродов электролюминесцентного конденсатора) может быть многократно повторена, в результате чего создается многослойный переключающий элемент нужной мощности, В качестве электролюминофорного слоя 3 конденсатора может быть применен мелкокристаллический сульфид цинка, равномерно распределенный в слое диэлектрика и образующий тонкий слой между электродами (=0>25 >Malt), а B качестве фотосопротивления — c) льфид кадмия

CdS или РвО.

Для получения наибольшей эффективности электролюминесцентнофотополупроводникового переключателя спектральные характеристики

его электролюминесцентного конденсатора-осветителя и полупроводникового фотосопротивления должны максимально перекрываться или совпадать. Это достигается таким подбором электролюминофоров с разными спектрами излучения, чтобы их смесь обладала нужным спектром электролюминесцентного излучения. С этой целью может быть также использовано изменение спектра излучения в зависимости от частоты возбуждающего электролюминесцентный конденсатор напряжения.

Приборы подобного вида, состоящие из последовательных слоев электролюминофора и фотосопротивления (размером до 300 )(, X 300 л л), в технике известны, но они применялись для другой цели, а именно в качестве усилителей света.

В качестве переключателя в МУ может быть также применен газоразрядно-фотополупроводниковый прибор, получивший в зарубежной № 153731 гечати наименование резистера (Е!ес1гоп1с, 1960, 1208. № 33, стр. 152, 154). Он отличается от описанного выше тем, что в нем управляющий сигнал поступает не на электролюминесцентный конденсаторосветитель, а На газоразрядную лампу, выполняющую ту же роль.

Свет ее воздействует на переключакнций элемент с фотосопротивлением, управляющий постоянным переменным током нагрузки, путем снижения

его сопротивления.

Полученная при этом скорость переключения выходной нагрузочной цепи составляет о0 — 100 гц. В настоящее время разрабатываются оолее быстродействующие резисторы.

Резисторные и электролюминесцентно-фотополупроводниковые переключатели в схемах двухтактных магнитных усилителей обеспечивают полную изоляцию между управляющим U,„è управляемым U,, сигналами и возможность осуществления устройства, рассчитанного на большую величину выходной (реверсируемой) мощности, что достигается использованием сильного управляемого источника света (электролюминесцептного конденсатора или газоразрядной лампы) и фотосопротивления с большой площадью фоточувствительного слоя. Поскольку такие переключатели являются неполярными элементами, они могут использоваться в последовате IHHhIx и параллельных схемах и переключать как постоянный, так и переменный ток. Их преимущество состоит также в сочетании достаточно высокой скорости переключения с малой мощностью, потребной для управления.

Включение подобного переключателя в схему двухтактного магнитного усилителя показано на фиг. 2, где изображена электрическая схема ооычного дифференциального двухтактного МУ с внутренней обратной связью. На схеме показаны: питающий трансформатор Тр, выпрямители на диодах В, силовые обмотки 1У однотактных плеч МУ1 и МУ» усилителя, обмотки управления Р,, на которые подается сигнал управления L „, и обмотки смещения W,. питаемые от источника напряжения U,„. Выпрямительный ток от однотактного плеча МУ1 и МУ. поступает к нагрузке R „через одно из силовых фотосопротивлений Ф, работающих в режиме управляемых переключателей реверса и составляющих с электролюминесцентными конде. саторами-осветителями СЗ конструктивно единое целое — электро чюминесцеHTH0-фотополупроводннковые перск.початели реверса. Электролюминесцентные конденсаторы (или газоразрядные осветители) управляются (зажигаются) при помогци соответствующих кристаллических триодов 7, которые, в свок) очерсдь, управляются (отпираются) выходным напряжением своего однотактного магнитного усилителя. Величина управляющего тока триодов устанавливается при помощи делителя на сопротивлениях

R иР-.

При подаче на вход двухтактного МУ тока управления определенного знака от одного плеча МУ протекает ббльший ток, чем от другого, и создает отпирающее напряжение между эмиттером и базой соответствующего триода Т, открывающее последний. В результате управляющий ток через этот триод поступает на один из электролюминесцентных конденсаторов-осветителей С9 (или газоразрядных осветителей) и зажигает его, что приводит к отпиранию соответствующего фотополупроводникового сопротивления Ф.

В это же время ток базы второго триода резко снижается, и фотополупроводниковое сопротивление противоположного плеча схемы МУ запирается, резко увеличиваясь. В результате происходит реверс тока в нагрузке RÄ. Поскольку отношение темпового сопротивления к сопротивлению фотосопротивления при освещении имеет большую величину, № 153731 ооа плеча МУ развязаны между собой и к. п. д. МУ резко возрастает по сравнению с обычной схемой МУ.

Таким образом, второй управляющий триод и силовой электролюминесцентно-фотополупроводниковый переключатель будут представлять большое сопротивление для тока первого плеча МУ, чем достигается ограничение вредного ответвления тока и повышение эффективности работы с.;.емы в целом.

При изменении тока сигнала управления МУ роль триодов и силовых переключателей изменяется и в нагрузке начинает протекать ток обратного направления (реверс) при той же эффективности схемы.

Одно из условий настройки схемы состоит в том, чтобы при минимальном токе плеча соответствующий управляющий триод и переключающий силовой прибор были полностью заперты. В этом случае максимальный ток нагрузки двухтактного усилителя равен максимальному току его однотактного плеча.

В последнее время предложены различные схемы экономичных регулируемых устройств с реверсированием постоянного тока, в частности с применением полупроводниковых триодов. Отличие и преимущество предложенной схемы заключается в том, что в качестве силовых переключающих элементов используются не кристаллические триоды, а электролюминесцентно-фотополупроводниковый или газоразряднофотополупроводниковый переключатель, который может быть выполнен ца значительно большую мощность, чем кристаллические триоды. Указанные переключатели, кроме того, просты в изготовлении и дешевы.

Возможный разброс параметров этих приборов практически не влияет на стабильность работы и чувствительность МУ, а мощность, потребная для управления триодами и переключающими силовыми элементами, невелика и обеспечивается за счет использования неоольшой части выходной мощности МУ. Значение к. п.д. составляет примерно 90 — 95% от мощности соответствующего однотактного МУ, что обусловлено ча=тичным ответвлением тока через цепь эмиттер — база триода и влиянием тока холосгого хода второго однотактного усилителя.

Дальнейшее уменьшение потерь может быть получено путем использования в качестве базового сопротивления R нелинейного сопротивления, например типа тирита. В этом случае с уменьшением напряжения на выходе однотактного усилителя повышается величина сопротивления Ro, что вызывает дополнительное ограничение тока через данный управляющий триод.

Предмет изобретения

Двухтактный магнитный усилитель, предназначенный для работы на нагрузку постоянного тока в режиме управляемого реверса с использованием переключателей, управляемых от усиливаемого сигнала, отл ич а ющий ся тем, что, с целью повышения к. п.д. усилителя, в качестве указанных переключателей применены фотосопротивления, засвечиваемые посредством электролюминесцентных конденсаторов или газоразрядных ламп, управляемых сигналом с выхода соответствующих однотактных усилителей. № 153731

Оg u„

Фм,"

ФП2!

Поди. к печ. 2G/1Х вЂ” 68 г. Формат бум. 70 К 108 />t; O0»e ir 0,44 п за .. i

Зак. 2853/1 Тира» 800 Цена 4 кои.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытнй1 СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4.

Типография, пр. Сапунова, 2, Составитель П. Гурьянов

Редактор С. Л. Богатырева Текред А. А. Камышникова Корректор И. А. Шпынеза