Способ преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение

Изобретение относится к области электротехники. Способ преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение заключается в формировании из высоковольтного постоянного напряжения импульсного тока, протекающего через индуктивную нагрузку, и в управлении величиной этого тока с помощью электронно-управляемого резистора. Технический результат - снижение уровня импульсных помех, излучаемых в окружающее пространство. 2 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано для создания импульсных источников электропитания, имеющих пониженный уровень электромагнитных помех, излучаемых в окружающее пространство, а также для расширения арсенала технических средств, преобразующих постоянное напряжение в импульсное напряжение.

Аналогичные технические решения известны, см. заявку на патент США US 20110305048 А1 (опубликована 15 декабря 2011 г.), которая содержит нижеследующую совокупность существенных признаков:

- создают постоянное напряжение;

- формируют последовательность управляющих импульсов прямоугольной формы с регулируемой скважностью импульсов;

- обеспечивают с помощью последовательности управляющих импульсов периодические подключения индуктивной нагрузки к выходам источника постоянного напряжения;

- формируют импульсный ток, протекающий через индуктивную нагрузку;

- преобразуют постоянное напряжение в импульсное напряжение.

Общими признаками предлагаемого технического решения и указанного аналога являются:

- создание постоянного напряжения;

- формирование последовательности управляющих импульсов прямоугольной формы с регулируемой скважностью импульсов;

- периодические подключения индуктивной нагрузки с помощью последовательности управляющих импульсов к выходам источника постоянного напряжения;

- формирование импульсного тока, протекающего через индуктивную нагрузку;

- преобразование постоянного напряжения в импульсное напряжение.

Известно также техническое решение, см. Application note FAN6300 «Highly Integrated Quasi-Resonant PWM Controller)) (опубликовано на сайте www.fairchild.com) которое выбрано в качестве ближайшего аналога (прототипа), и которое содержит нижеследующую совокупность существенных признаков:

- создают постоянное напряжение;

- формируют последовательность управляющих импульсов прямоугольной формы с регулируемой скважностью импульсов;

- обеспечивают с помощью последовательности управляющих импульсов периодические подключения индуктивной нагрузки к выходам источника постоянного напряжения;

- формируют импульсный ток, протекающий через индуктивную нагрузку;

- ограничивают импульсный ток, протекающий через индуктивную нагрузку;

- преобразуют постоянное напряжение в импульсное напряжение.

Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются:

- создание постоянного напряжения;

- формирование последовательности управляющих импульсов прямоугольной формы с регулируемой скважностью импульсов;

- периодические подключения индуктивной нагрузки с помощью последовательности управляющих импульсов к выходам источника постоянного напряжения;

- формирование импульсного тока, протекающего через индуктивную нагрузку;

- ограничение импульсного тока, протекающего через индуктивную нагрузку;

- преобразование постоянное напряжение в импульсное напряжение.

Технический результат, который невозможно достичь ни одним из выше охарактеризованных аналогичных технических решений, заключается в получении выходного импульсного напряжения управляемой величины со сниженным уровнем импульсных электромагнитных помех, что расширяет арсенал технических средств, реализующих преобразование постоянного напряжения в импульсное напряжение.

Причиной невозможности достижения вышеуказанного технического результата является то, что до настоящего времени вопросам, связанным с получением выходного импульсного напряжения управляемой величины при минимально возможном уровне электромагнитных помех, излучаемых в окружающее пространство, должного внимания не уделялось. Поэтому появилась острая необходимость в усовершенствовании ранее известных аналогичных технических решений.

Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача создания способов преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение управляемой величины, обеспечивающих минимально возможный уровень импульсных электромагнитных помех, излучаемых в окружающее пространство, является актуальной на сегодняшний день.

Технический результат, указанный выше, достигается тем, что в известном способе преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение, заключающемся в том, что создают постоянное напряжение, формируют последовательность управляющих импульсов прямоугольной формы с регулируемой скважностью импульсов, обеспечивают с помощью последовательности управляющих импульсов периодические подключения индуктивной нагрузки к выходам источника постоянного напряжения, формируют импульсный ток, протекающий через индуктивную нагрузку, и ограничивают импульсный ток, протекающий через индуктивную нагрузку, дополнительно формируют заранее заданную величину сопротивления электронно-управляемого резистора, включают электронно-управляемый резистор, имеющий заранее заданную величину сопротивления, в цепь формирования импульсного тока, протекающего через индуктивную нагрузку, изменяют величину импульсного тока, протекающего через индуктивную нагрузку, с помощью электронно-управляемого резистора, и преобразуют постоянное напряжение в импульсное напряжение изменяемой величины.

Введение процесса формирования управляемой величины сопротивления электронно-управляемого резистора позволяет, в ходе периодического подключения и отключения постоянного напряжения, поступающего в индуктивную нагрузку, формирования импульсного тока с фиксированной или незначительно меняющейся регулируемой скважностью импульсов, и ограничения импульсного тока, протекающего через индуктивную нагрузку, изменить величину импульсного тока с помощью электронно-управляемого резистора и преобразовать постоянное напряжение в импульсное напряжение управляемой величины. При этом, поскольку мощность импульсных электромагнитных помех, излучаемых в окружающее пространство в ходе преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение, зависит от величины импульсного тока, то увеличение сопротивления электронно-управляемого резистора приводит к уменьшению импульсного тока, протекающего в цепи питания индуктивной нагрузки. Благодаря этому, достигается снижение уровня импульсных электромагнитных помех, излучаемых устройством для преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение в окружающее пространство, и, следовательно, достигается улучшение электромагнитной совместимости электронных устройств различного назначения, обеспечиваемых питанием от импульсных источников электропитания, использующих предлагаемое техническое решение, а также достигается улучшение экологической обстановки в среде обитания человека, в чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.

Проведенный анализ известных технических решений показал, что ни одно из них не содержит как всей совокупности существенных признаков, так и отличительных признаков, что позволило сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Техническая сущность предлагаемого способа преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение заключается в следующем:

- создают постоянное напряжение;

- формируют последовательность управляющих импульсов прямоугольной формы с регулируемой скважностью импульсов;

- обеспечивают с помощью последовательности управляющих импульсов периодические подключения индуктивной нагрузки к выходам источника постоянного напряжения;

- формируют импульсный ток, протекающий через индуктивную нагрузку;

- ограничивают импульсный ток, протекающий через индуктивную нагрузку;

- формируют заранее заданную величину сопротивления электронно-управляемого резистора;

- включают электронно-управляемый резистор в цепь формирования импульсного тока, протекающего через индуктивную нагрузку;

- изменяют величину импульсного тока, протекающего через индуктивную нагрузку,

- и преобразуют постоянное напряжение в импульсное напряжение изменяемой величины.

Предлагаемый способ преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где на фиг. 1 представлен пример функциональной схемы устройства для преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение, а на фиг. 2 представлены диаграммы, поясняющие работу устройства, реализующего предлагаемый способ.

Указанное устройство для преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение, согласно схеме фиг. 1, содержит, например:

- высоковольтный источник - 1 постоянного напряжения;

- индуктивную нагрузку - 2, выполненную, например, в виде обмотки на магнитопроводе и представляющую собой первичную обмотку - 3 трансформатора - 4 на ферромагнитном сердечнике - 5, к вторичной обмотке - 6 которого, например, подсоединен выпрямитель - 7 со своей нагрузкой (на схеме не показана), причем индуктивная нагрузка - 2 подсоединена одним своим (первым) выводом - 8 к положительному выходу - 9 высоковольтного источника - 1 постоянного напряжения;

- управляемый ключ - 10 (выполненный, например, в виде "МОП"-транзистора - 11), подсоединенный своим первым (основным) выводом - 12 (стоком "МОП"-транзистора - 11) к другому (второму) выводу - 13 индуктивной нагрузки - 2;

- управляемый генератор - 14 импульсов прямоугольной формы, подсоединенный своим выходом - 15 к управляющему входу - 16 управляемого ключа - 10 (к затвору "МОП"-транзистора - 11);

- первый формирователь - 17 управляющего напряжения, выполненный, например, в виде источника - 18 постоянного напряжения и переменного резистора - 19, подсоединенного своим первым выводом - 20 к положительному выходу - 21 источника - 18 постоянного напряжения, своим вторым выводом - 22 к отрицательному выходу - 23 источника - 18 постоянного напряжения (который является первым выводом - 24 первого формирователя - 17 управляющего напряжения), своим третьим выводом - 25 (который является вторым выводом - 26 первого формирователя - 17 управляющего напряжения) к управляющему входу - 27 управляемого генератора - 14 импульсов прямоугольной формы;

- низковольтный источник - 28 постоянного напряжения, подсоединенный своим положительным выводом - 29 к первому входу питания - 30 управляемого генератора - 14 импульсов прямоугольной формы и своим отрицательным выводом - 31 к отрицательному выводу - 32 высоковольтного источника - 1 постоянного напряжения;

- ограничительный резистор - 33, подсоединенный одним своим выводом - 34 к выходу - 35 управляемого ключа - 10 (к истоку "МОП"-транзистора - 11);

- электронно-управляемый резистор - 36, подсоединенный своим первым выводом - 37 к другому выводу - 38 ограничительного резистора - 33 и выполненный, например, в виде МОП-транзистора - 39 (сток которого является первым выводом - 37 электронно-управляемого резистора - 36), добавочного резистора - 40, подсоединенного одним своим выводом - 41 к стоку МОП-транзистора - 39, а также подсоединенного другим своим выводом - 42 к истоку МОП-транзистора - 39 и к второму выводу - 43 электронно-управляемого резистора - 36, операционного усилителя - 44, подсоединенного своим выходом - 45 к затвору МОП-транзистора - 39, источника - 46 напряжения смещения, подсоединенного своим положительным выходом - 47 к неинвертирующему ("+") входу - 48 операционного усилителя-44 и своим отрицательным выходом - 49 к второму выводу - 43 электронно-управляемого резистора - 36, а также последовательно соединенные первый - 50 и второй - 51 резисторы, задающие коэффициент передачи операционного усилителя - 44, причем один (первый) вывод - 52 первого резистора - 50 подсоединен к выходу - 45 операционного усилителя - 44, другой (второй) вывод - 53 второго резистора - 51 является управляющим входом - 54 электронно-управляемого резистора - 36, а точка соединения первого - 50 и второго - 51 резисторов подсоединена к инвертирующему ("-") входу - 55 операционного усилителя - 44;

- второй формирователь - 56 управляющего напряжения, подсоединенный своим первым входом - 57 к первому выходу - 58 выпрямителя - 7, своим первым выходом - 59 к второму выходу - 60 выпрямителя - 7, своим вторым входом - 61 к положительному выводу - 29 низковольтного источника - 28 постоянного напряжения, своим вторым выходом - 62 подсоединенный к управляющему входу - 54 электронно-управляемого резистора - 36, своим третьим выходом - 63 подсоединенный к второму выводу - 24 первого формирователя - 17 управляющего напряжения, а также к второму входу питания - 64 управляемого генератора - 14 импульсов прямоугольной формы, а также к второму выводу - 43 электронно-управляемого резистора - 36 и к отрицательному выводу - 32 высоковольтного источника - 1 постоянного напряжения.

При этом второй формирователь - 56 управляющего напряжения может быть выполнен, например, по схеме, содержащей последовательно соединенные первый - 65, второй - 66 и третий - 67 токозадающие резисторы, а также регулятор тока со стабилизацией напряжения - 68, оптрон - 69 и резистор питания - 70, причем первый вывод - 71 первого - 65 токозадающего резистора подключен к первому - 72 входу оптрона - 69, точка соединения первого - 65 и второго - 66 токозадающих резисторов является первым входом - 57 второго формирователя - 56 управляющего напряжения, точка соединения второго - 66 и третьего - 67 токозадающих резисторов соединена с управляющим входом - 73 регулятора тока со стабилизацией напряжения - 68, первый вывод - 74 которого подсоединен к второму - 75 входу оптрона - 69, а второй вывод - 76 третьего - 67 токозадающего резистора подсоединен к второму выводу - 77 регулятора тока со стабилизацией напряжения - 68 и является первым выходом - 59 второго формирователя - 56 управляющего напряжения. В то же время первый выход - 78 оптрона - 69 подсоединен к первому выводу - 79 резистора питания - 70 и является вторым выходом - 62 второго формирователя - 56 управляющего напряжения, а второй вывод - 80 резистора питания - 70 является вторым входом - 61 второго формирователя - 56 управляющего напряжения.

Представленные на фиг. 2 временные диаграммы напряжений, действующих в устройстве, отображают:

2а) выходное напряжение U0 высоковольтного источника - 1 постоянного напряжения;

2б) импульсы Uупр на управляющем входе - 16 управляемого ключа - 10;

2в) линейно-нарастающий ток, протекающий в цепи питания индуктивной нагрузки - 2 при минимальном сопротивлении электронно-управляемого резистора - 36 и достигающий к концу импульса Uупр максимальной величины I0 макс;

2г) высоковольтное импульсное напряжение Uмакс между выводом - 13 индуктивной нагрузки - 2 и выводом - 43 электронно-управляемого резистора - 36 при минимальном сопротивлении электронно-управляемого резистора - 36;

2д) линейно-нарастающий ток, протекающий в цепи питания индуктивной нагрузки - 2 при максимальном сопротивлении электронно-управляемого резистора - 34 и достигающий к концу импульса Uупр минимальной величины I0мин;

2е) высоковольтное импульсное напряжение U.мин между выводом - 13 индуктивной нагрузки - 2 и выводом - 43 электронно-управляемого резистора - 36 при максимальном сопротивлении электронно-управляемого резистора - 36.

Предлагаемое в качестве примера устройство, реализующее заявляемый способ преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение, работает следующим образом (см. фиг. 1).

При поступлении постоянного напряжения с выводов низковольтного источника - 28 постоянного напряжения на входы питания - 30 и - 64 управляемого генератора - 14 прямоугольных импульсов, последний начинает вырабатывать импульсы прямоугольной формы (см. временную диаграмму фиг. 2б), скважность которых определяется величиной управляющего напряжения (поступающего на управляющий вход - 27 управляемого генератора - 14 прямоугольных импульсов с выхода - 26 первого формирователя управляющего напряжения - 17).

Изменение управляющего напряжения на выходе - 26 первого формирователя управляющего напряжения - 17 достигается, например, посредством перемещения движка - 25 переменного резистора - 19, подсоединенного своими выводами - 20 и - 22 к положительному выходу - 21 и к отрицательному выходу - 23 источника - 18 постоянного напряжения соответственно.

Таким образом происходит формирование последовательности управляющих импульсов прямоугольной формы с регулируемой скважностью импульсов.

Импульсы прямоугольной формы с выхода - 15 управляемого генератора - 14 прямоугольных импульсов поступают на управляющий вход - 16 управляемого ключа - 10 (на затвор "МОП"-транзистора - 11), в результате чего управляемый ключ - 10 открывается, и через него начинает течь импульсный ток по цепи: положительный вывод - 9 высоковольтного источника - 1 постоянного напряжения (см. временную диаграмму фиг. 2а) - первый вывод - 8 индуктивной нагрузки - 2 - второй вывод - 13 индуктивной нагрузки - 2 - управляемый ключ - 10 - ограничительный резистор - 33 - электронно-управляемый резистор - 36 - второй вывод - 43 электронно-управляемого резистора - 36 - и отрицательный вывод - 32 высоковольтного источника - 1 постоянного напряжения.

Таким образом обеспечивают с помощью последовательности управляющих импульсов периодические подключения индуктивной нагрузки - 2 к выходам высоковольтного источника - 1 постоянного напряжения, формируют импульсный ток, протекающий через индуктивную нагрузку - 2, и ограничивают импульсный ток, протекающий через индуктивную нагрузку - 2, посредством ограничительного резистора - 33.

Возникающая при этом в индуктивной нагрузке - 2 ЭДС самоиндукции препятствует мгновенному изменению тока в указанной цепи, из-за чего ток в течение импульса прямоугольной формы нарастает по линейному закону (см. временные диаграммы фиг. 2в, 2д), и в момент окончания импульса прямоугольной формы достигает заранее заданного значения I0 (либо I0 мин для временной диаграммы фиг. 2в, либо I0 макс для временной диаграммы фиг. 2д). При этом величина высоковольтного импульсного напряжения между выводом - 13 индуктивной нагрузки - 2 и выводом - 43 электронно-управляемого резистора - 36 пропорциональна значению I0. Однако, величина тока I0 определяется сопротивлениями всех элементов указанной цепи, т.е.

где К1 - первый коэффициент пропорциональности,

Rн - активное сопротивление индуктивной нагрузки - 2,

Rтр - сопротивление управляемого ключа - 10 в открытом состоянии (сопротивление канала открытого "МОП"-транзистора - 11),

Rогр - величина сопротивления ограничительного резистора - 33,

Rэур - величина сопротивления электронно-управляемого резистора - 36, причем, в силу малости Rн<<Rогр и Rтр<<Rогр, формула (1) может быть приведена к виду:

Таким образом, величина тока I0, а, следовательно, и величина высоковольтного импульсного напряжения между выводом - 13 индуктивной нагрузки - 2 и выводом - 43 электронно-управляемого резистора - 36 могут быть заданы путем изменения величины сопротивления электронно-управляемого резистора - 36.

Такое изменение достигается при изменении выходного напряжения выпрямителя - 7 между его первым - 58 и вторым - 60 выходами (например, вследствие изменения сопротивления нагрузки выпрямителя - 7). Это изменяющееся напряжение поступает на первый вход - 57 второго формирователя - 56 управляющего напряжения и через первый токозадающий резистор - 65 передается на первый вход - 72 оптрона - 69. В результате чего через оптрон - 69 протекает изменяющийся ток, величина которого зависит и от напряжения на первом входе - 72 оптрона - 69, и от параметров второго - 66, третьего - 67 токозадающих резисторов и регулятора тока со стабилизацией напряжения - 68. Соответственно, на выходе - 78 оптрона - 69 (и на первом выводе - 79 резистора питания - 70, второй вывод - 80 которого через второй вход - 61 второго формирователя - 56 управляющего напряжения подключен к положительному выводу - 29 низковольтного источника - 28 постоянного напряжения) также возникает изменяющееся напряжение, которое передается на второй выход - 62 второго формирователя - 56 управляющего напряжения.

При изменении напряжения на втором выходе - 62 второго формирователя - 56 управляющего напряжения, происходит подача управляющего напряжения (которое поступает с второго выхода - 62 второго формирователя - 56 управляющего напряжения на управляющий вход - 54 электронно-управляемого резистора - 36) через первый резистор - 51 на инвертирующий вход - 55 ("-") операционного усилителя - 44, выполняющего функцию усилителя постоянного напряжения. При этом режим работы операционного усилителя - 44 задается напряжением на положительном выходе - 47 источника - 46 напряжения смещения, которое подается на неинвертирующий ("+") вход - 48 операционного усилителя - 44. В результате на выходе - 45 операционного усилителя - 44 формируется сигнал управления (величина которого определяется соотношением первого - 50 и второго - 51 резисторов, задающих коэффициент передачи операционного усилителя - 44), поступающий на затвор МОП-транзистора - 39. При нулевом сигнале управления МОП-транзистор - 39 закрыт и не оказывает шунтирующего действия на величину сопротивления Rдоб добавочного резистора - 40, поэтому величина сопротивления электронно-управляемого резистора - 36 максимальна и составляет

а величина тока I0 минимальна и равна

Минимальному току I0 мин, протекающему в цепи питания индуктивной нагрузки - 2 при Rэур=Rдоб (см. временную диаграмму фиг. 2в), соответствуют минимальное значение высоковольтного импульсного напряжения между выводом - 13 индуктивной нагрузки - 2 и выводом - 43 электронно-управляемого резистора - 36 (см. временную диаграмму фиг. 2г), и минимальная величина импульсных электромагнитных помех, излучаемых в окружающее пространство.

По мере изменения выходного напряжения второго формирователя - 56 управляющего напряжения (что происходит, например, при уменьшении выходного напряжения выпрямителя - 7) сигнал управления, поступающий на затвор МОП-транзистора - 39, увеличивается и открывает МОП-транзистор - 39. В результате через МОП-транзистор - 39 начинает течь ток, и сопротивление канала МОП-транзистора - 39 начинает уменьшаться, что оказывает шунтирующее действие на величину сопротивления Rдоб добавочного резистора - 40, поэтому результирующее сопротивление электронно-управляемого резистора - 36 начинает уменьшаться. В пределе, когда сигнал управления, поступающий на затвор МОП-транзистора - 39, настолько велик, что МОП-транзистор - 39 оказывается полностью открытым, он полностью шунтирует добавочный резистор - 40, величина сопротивления электронно-управляемого резистора - 36 становится близка к нулю, а величина тока I0 становится максимальной и равной

Максимальному току I0 макс, протекающему в цепи питания индуктивной нагрузки - 2 при Rэур=0 (см. временную диаграмму фиг. 2д), соответствуют максимальное значение высоковольтного импульсного напряжения между выводом - 13 индуктивной нагрузки - 2 и выводом - 43 электронно-управляемого резистора - 36 (см. временную диаграмму фиг. 2е), а также максимальная величина импульсных электромагнитных помех, излучаемых устройством в окружающее пространство.

Таким образом, с помощью изменения величины сопротивления электронно-управляемого резистора - 36 при изменении выходного напряжения второго формирователя - 56 управляющего напряжения, в предлагаемом техническом решении оказывается возможным изменять величину тока, протекающего по ранее указанной цепи, в пределах от I0 мин до I0 макс. и задавать тем самым величину высоковольтного импульсного напряжения между выводом - 13 индуктивной нагрузки - 2 и выводом - 43 электронно-управляемого резистора - 36.

В аналогичных технических решениях, включая прототип, производится изменение скважности импульсов (например, с помощью первого формирователя управляющего напряжения - 17 и управляемого генератора - 14 прямоугольных импульсов).

Однако при изменении скважности импульсов величина тока I0 остается неизменной и равной I0 макс (а, следовательно, и величина высоковольтного импульсного напряжения между выводом - 13 индуктивной нагрузки - 2 и выводом - 43 электронно-управляемого резистора - 36 остается неизменной.

При этом в течение импульса происходит излучение в окружающее пространство части импульсной мощности

где К2 - второй коэффициент пропорциональности.

Излучение в окружающее пространство части импульсной мощности порождает импульсные электромагнитные помехи функционированию близкорасположенных радиоэлектронных устройств и негативным образом влияет на их работоспособность; кроме того, электромагнитное излучение в окружающее пространство приводит к ухудшению экологической обстановки в среде обитания человека.

В предлагаемом техническом решении производится изменение величины тока I0 в пределах I0 макс … I0 мин посредством управления величиной сопротивления электронно-управляемого резистора - 36. Поэтому импульсные электромагнитные помехи максимальной мощности Ризл=К2I0 макс2 создаются только при номинальной величине высоковольтного импульсного напряжения между выводом - 13 индуктивной нагрузки - 2 и выводом - 43 электронно-управляемого резистора - 36. При уменьшении величины тока I0 мощность импульсных электромагнитных помех падает пропорционально квадрату тока I0, благодаря чему снижается их влияние на функционирование близкорасположенных радиоэлектронных устройств и на состояние экологической обстановки в среде обитания человека.

Таким образом, устройство, реализующее предлагаемый к патентованию способ, выполняет те же функции, что и устройства, реализующие ранее известные способы, отличаясь от них возможностью изменять не только скважность управляющих импульсов прямоугольной формы, но и величину высоковольтного импульсного напряжения между выводом - 13 индуктивной нагрузки - 2 и выводом - 43 электронно-управляемого резистора - 36 чем и достигается заявленный технический результат.

Функциональные блоки, входящие в состав описанного выше устройства, могут быть реализованы различным образом.

Например, управляемый генератор - 14 прямоугольных импульсов может быть выполнен в виде микросхемы, выполняющей функции широтно-импульсного модулятора (например, UCC2813QDR-5Q1 фирмы Texas instruments), или же в виде микросхемы, выполняющей функции частотно-импульсного модулятора (например, FAN-6300H фирмы Fairchild Semiconductor), или по любой другой схеме, обеспечивающей изменение скважности импульсов прямоугольной формы.

Первый формирователь управляющего напряжения - 17 может быть выполнен либо в виде, показанном на фиг. 1, либо любым иным преобразованием управляющего воздействия в управляющее напряжение, в том числе с использованием цепей обратной связи.

Второй формирователь управляющего напряжения - 56 может быть выполнен либо в виде, показанном на фиг. 1; либо с использованием стандартных источников опорного напряжения и операционных усилителей; либо любым иным преобразованием управляющего воздействия в напряжение, управляющее электронно-управляемым резистором.

В качестве регулятора тока со стабилизацией напряжения - 68, показанного на фиг. 1, может быть использована микросхема TL 431 или ее аналоги.

Транзистор управляемого ключа - 10 может быть и биполярным, и МОП-транзистором, и БТИЗ-транзистором; сам ключ может содержать дополнительные схемы, повышающие качество его работы.

Низковольтные источники питания - 18, - 28, и - 46, входящие в состав устройства в целом, а также в состав первого формирователя управляющего напряжения - 17 и электронно-управляемого резистора - 36 могут быть преобразованы, например, в один низковольтный источник питания, снабженный соответствующими резистивными делителями.

Электронно-управляемый резистор - 36 может быть выполнен в виде, показанном на схеме фиг. 1, или по схеме, приведенной в http://zpostbox.ru/az10.htm, или по любой другой схеме, обеспечивающей изменение сопротивления участка цепи практически от нуля до величины, сравнимой с величиной сопротивления Rогр.

Все остальные элементы, входящие в состав описанного устройства, широко известны и опубликованы в различных источниках информации по импульсной технике и радиоэлектронике.

При любом варианте выполнения функциональных блоков, входящих в состав описанного устройства, обеспечивается возможность изменения величины тока, протекающего через индуктивную нагрузку, а, следовательно, и выходного импульсного напряжения и, соответственно, достигается снижение уровня импульсных электромагнитных помех, излучаемых в окружающее пространство, то есть достигается технический результат, соответствующий заявленному способу преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение.

Способ преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение, заключающийся в том, что создают постоянное напряжение, формируют последовательность управляющих импульсов прямоугольной формы с регулируемой скважностью импульсов, обеспечивают с помощью последовательности управляющих импульсов периодические подключения индуктивной нагрузки к выходам источника постоянного напряжения, формируют импульсный ток, протекающий через индуктивную нагрузку, ограничивают импульсный ток, протекающий через индуктивную нагрузку, и преобразуют постоянное напряжение в импульсное напряжение, отличающийся тем, что формируют заранее заданную величину сопротивления электронно-управляемого резистора, включенного в цепь протекания импульсного тока индуктивной нагрузки, и изменяют величину импульсного тока индуктивной нагрузки с помощью электронно-управляемого резистора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники. Устройство для преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение содержит последовательно соединенные между собой высоковольтный источник-1 постоянного напряжения, индуктивную нагрузку-2, управляемый ключ-10, электронно-управляемый резистор-33, ограничительный резистор-53, а также управляемый генератор-14 импульсов прямоугольной формы, низковольтный источник-28 постоянного напряжения и два формирователя-17 и -56 управляющих напряжений.

Изобретение относится к области электротехники. Устройство для получения высоковольтного импульсного напряжения содержит высоковольтный источник (1) постоянного напряжения, индуктивную нагрузку (9), два управляемых ключа (7) и (12) управляемый переключатель (41), а также последовательно соединенные между собой конденсатор (31), диод (30) и дополнительный управляемый переключатель (47), управляемый преобразователем (52) длительности импульсов, поступающих от генератора (21) импульсов прямоугольной формы.

Устройство для преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение содержит последовательно соединенные между собой высоковольтный источник 1 постоянного напряжения, первый управляемый ключ 7, индуктивную нагрузку 9, второй управляемый ключ 17, электронно-управляемый резистор 59, ограничительный резистор 80, а также управляемый генератор 48 импульсов прямоугольной формы и два формирователя 40 и 83 управляющих напряжений.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления параллельно работающими на общую нагрузку статическими источниками, входящими в состав автономной системы генерирования электрической энергии, системы бесперебойного электропитания или системы электроснабжения при возможной несимметрии нагрузки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения на нагрузках потребителей путем широтно-импульсной модуляции протекающих в них токов.

Изобретение относится к электротехническим комплексам и предназначено для наземных испытаний бортового электрооборудования автономных объектов, в частности космических аппаратов.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для повышения технико-экономических показателей импульсных преобразователей, получающих питание непосредственно от сети переменного тока, путем сокращения числа комплектующих элементов, а также уменьшения токовой загрузки силовых транзисторных ключей в моменты коммутаций и возникающих при этом коммутационных перенапряжений.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в транзисторных преобразователях с однофазным звеном повышенной частоты, в структуре которых отсутствует звено постоянного тока, используемых в питающей сети ограниченной мощности или в устройствах гарантированного энергоснабжения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения космических аппаратов. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения космических аппаратов. .

Изобретение относится к области электротехники. Способ преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение заключается в формировании из высоковольтного постоянного напряжения импульсного тока, протекающего через индуктивную нагрузку, и в управлении величиной этого тока с помощью электронно-управляемого резистора. Технический результат - снижение уровня импульсных помех, излучаемых в окружающее пространство. 2 ил.

Наверх