Ключевой генератор гармонических колебаний

 

О П И С A H И Е ()767938

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.07.78 (21) 2647325/18-09 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.з

Н 03 В 11/10

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 30.09.80. Бюллетень № 36 (53) УДК 621.373.

42:621.373.

52 (088.8) ао делом изобретений и открытий

Дата опубликования описания 10.10.80 (72) Авторы изобретения

В. Ф. Дмитриков и В. В. Титов

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (7l) Заявитель (54) КЛЮЧЕВОЙ ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ

КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в выходных каскадах радиопередающих устройств и в преобразовательной технике.

Известен ключевой генератор гармонических колебаний, содержащий подключенные к общей нагрузке два последовательно соединенных четырехплечих моста, каждое плечо которых содержит входной импульсный трансформатор, транзистор, между базой и эмиттером которого включена вторичная обмотка входного импульсного трансформатора, а также шунтирующий обратный диод, который одним электродом подключен к коллектору транзистора, при этом на первичную обмотку каждого входного импульсного трансформатора подан управляющий импульсный сигнал с соответствующим фазовым сдвигом (1) .

Однако в известном устройстве напряжение, прикладываемое к нагрузочному контуру, имеет знакопеременную ступенчатую форму не с равными амплитудами ступеней, поэтому полную компенсацию З-й, 5-й. и кратных им гармоник достичь не удается.

Цель изобретения — уменьшение содер-, жания высших гармонических составляющих в выходном сигнале.

Для этого в ключевом генераторе гармонических колебаний, содержащем подключенные к общей нагрузке два последовательно соединенных четырехплечих моста, каждое плечо которых содержит входной импульсный трансформатор, транзистор, между базой и эмиттером которого включена вторичная обмотка входного импульсного трансформатора, а также шунтирующий обратный диод, который одним электродом под-ключен к коллектору транзистора, при этом на первичную обмотку каждого входного импульсного трансформатора подан управляющий импульсный сигнал с соответствующим фазовым сдвигом, в каждом плече каждого из четырехплечих мостов входной импульсный трансформатор, снабжен дополнительной вторичной обмоткой, начало которой соединено с другим электродом шунтиру2о ющего обратного диода, а конец — с эмиттером транзистора.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предложенного клю767938

При протекании тока через активные элементы можно выделить два основных этапа.

В течение первого этапа (интервал времени t — t4) для четырехплечего моста 1 и интервал времени t «t з для четырехплечеr0 моста 2 — фиг.2 и, к) ток протекает через соответствующие два транзистора 3 и

5, 7 и 9, находящйеся в насыщенном сос/ тоянии.

В течение второго этапа (интервалы времени to — t< и t — Т 2 для четырехплечего моста 1 и интервалы времени t0 — t u t з — Я3 для четырехплечего моста 2 — фиг. 2л, м) $0

$$ чевого генератора; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

=.—.-".- - -.---=. :-:::Ключевой генератор гармонических колебаний содержит четырехплечие мосты 1 и 2, состоящие из транзисторов 3 — 10, шун= тирующих обратных диодов 11 — 18 и входных импульсных трансформаторов 19 — 26, общую нагрузку 27 и источники питания

28 и 29 (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом.

На первичную обмотку каждого входного импульсного трансформатора 19 — 26 подает- $0 ся управляющий импульсный сигнал. Длительность импульсов управления, поступающих на транзисторы 3 и 4, 7 и 8, а также на транзисторы 5 и 6, 9 и 10 четырехплечих мостов 1 и 2, равна половине периода генерируемых колебаний (фиг. 2 а-з). Импульсы управления, поступающие на транзисторы

3 и 7 (фиг. 2а,д), всегда сдвинуты на полпериода относительно импульсов управления, поступающих соответственно на транзисто-; ры 4 и 8 (фиг. 2в,ж), а импульсы управ- io ления, поступающие на транзисторы 5 и 9 (фиг. 2 б, е), — относительно импульсов управления, поступающих соответственно на транзисторы 6 и 10 (фи. 2г,з). Осущест.:.......,;вляя сдвиг импульсов управления, поступающих на транзисторы 5 и 6 (фиг. 2б,г), относительно управляющих импульсов, поступающих на транзисторы 3 и 4 (фиг. 2 а,в) для четырехплечего моста 1 на угол т, = 12, а сдвиг импульсов управления, поступающих на транзисторы 9 и 10 (фиг. 2 е,з), $» относительно управляющих импульсов, поступающих на транзисторы 7 и 8 (фиг. 2д,же для четырехплечего моста 2 на угол т — — 48, получаем на выходе генератора напряжение ступенчатой формы. При наличии в каждом из входных импульсных трансформаторов 19 — 26 дополнительной вторичной обмотки, включенной последовательно с соответствующим шунтирующим обратным диодом

11 — 18, напряжение, прикладываемое к общей нагрузке 27, имеет знакопеременную ступенчатую форму с равными амплитудами ступеней (фиг. 2 к), в отличие от случая, когда дополнительные вторичные обмотки входных импульсных трансформаторов 19—

26 отсутствуют (фиг. 2 и).

Протекание тока через элементы четырех- 4$ плечих мостов 1 и 2 генератора показано на фиг. 2л, м. ток протекает через соответствующие транзистор и шунтирующий обратный диод: 3 и

14, 5 и 12, 7 и 18, 9 и 16.

Из временных диаграмм (фиг. 2к,л, M) видно, что в случае отсутствия дополнительной вторичной обмотки входных импульсных трансформаторов 19 — 26, включенной последовательно с соответствующим шунтирующим обратным диодом 11 — 18, напряжение U„ = 11дд, прикладываемое к нагрузке

27 на отдельных этапах работы генератора, для одного полупериода можно записать

1 этап — интервал времени r > — t <

UH = UAA = (Uocr.V$ + - ост.ТА Цд д +

U+Q=-3(Uocr, Т + U*), II этап — интервал времени t — t?

Up = 1- дд- 812 — (Ups.Т$ + ост.т +

+ U ocr,Т + 1-)д1е ) = Е 2 — (31)остЪ-U ), III этап — интервал времени t t q

UH = Ug*= Е (- ост.Т + 1-"ост, I$ + Uocr.ф 4

+ 1-1ост,Т9 = Š— 41 ост.Т

1Ъ этап — интервал времени t 4 — TI2

1- я Цбф — (- ост- Г$ + 1- ост. г$ + U*I6

+Уды = -2(Uecr.т + Up,), где g« — остаточное напряжение на транзисторе;

17д — напряжение на диоде;

Е/8, — напряжение каждого источника питания.

Для второго полупериода напряжение Uz симметрично.

В том случае, когда амплитуды ступеней

А| и А напряжения Е (фиг. 2и) равны, а напряжение, прикладываемое к общей нагрузке 27 на интервалах времени t о — t, t4 — Т 2, т. е. на 1 и IV этапах работы генератора, равное нулю, то в выходном напряжении генератора отсутствует З-я, 5-я и кратные им гармоники.

Однако амплитуды ступеней напряжения не равны в случае отсутствия дополнительной вторичной обмотки входных импульсных трансформаторов 19 — 26, включенной последовательно с соответствующим шунтирующим обратным диодом 11 — 18

А т = (Š— 4Уост. г. ) — (Е 2 — 3- ост. г — U*) = Е/2 — U«r T. + U*

767938

Формула изобретения тогда как

A s — — E 2 3 )ост.г.— Hä

Если последовательно с соответствующим шунтирующим обратным диодом 11—

18 включается дополнительная вторичная обмотка входных импульсных трансформаторов 19 — 26, добавочное напряжение которой равно

U go5 = (- ост,т + Up ) тогда А < — — A>, а напряжение, прикладываемое к общей нагрузке 27 на интервалах времени tq — t q, t q — Т)2, равно нулю.

При этом в выходном напряжении генератора амплитуды- наибольших З-й, 5- и и кратных им гармоник уменьшаются в 3 — 4 раза по сравнению с прототипом.

Технико-экономическая эффективность 2ф определяется значительным уменьшением содержания высших гармонических составляющих (за.счет уменьшения З-м, 5- и и кратных им гармоник) в выходном напряжении генератора, а следовательно, уменьшением фильтрующей системы и всего генератора в целом, поскольку фильтрующая система практически полностью определяет габариты ключевого генератора, Ключевой генератор гармонических колебаний, содержащий подключенные к общей нагрузке два последовательно соединенных четырехплечих моста, каждое плечо которых содержит входной импульсный трансформатор, транзистор, между базой и эмиттером которого включена вторичная обмотка входного импульсного трансформатора, а также шунтирующий обратный диод, который одним электродом подключен к коллектору транзистора, при этом на первичную обмотку каждого входного импульсного трансформатора подан управляющий импульсный сигнал с соответствующим фазовым сдвигом, отличающийся тем, что, с целью уменьшения содержания высших гармонических составляющих в выходном сигнале, в каждом плече каждого из четырехплечих мостов входной импульсный трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой, начало которой соединено с другим электродом шунтирующего обратного диода, а конец — с эмиттером транИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дмитриков В. Ф. и др. Анализ ключевых генераторов с уменьшенным содержанием гармоник. — «Радиотехника», 1975, т. 30, № 12, с. 41 — 47, рис. 2 (прототип).

767938 з

Uy а т

Uy т, Uy) т

Uj

Ту

Uy д т

Uy

8 у м го т уз г г (Риг. 2

Составитель Н. Матвиенко

Редактор Н. Суханова Техред К. Шуфрнч Корректор М. Пожо

Заказ 7216/50 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4