Широтно-импульсный модулятор

 

Изобретение может быть использовано в ключевых усилителях низкой частоты и импульсных источниках питания. Цель изобретения - повышение точности преобразования широтно-импульсного модулятора. Устройство содержит релейный элемент 1, клю чевой усилитель 2 и фильтр 3 нижних частот . Введение компаратора 4, интегратора 5 и амплитудного ограничителя 6 исключает влияние на период переключения модулятора изменений параметров фильтра 3 нижних частот и нагрузки. 2 ил. сл tS9 сл О5 00 сх

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1256188 А1 ь р 4 Н 03 К 7 08

3", rqq

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 3874230/24-21 (22) 25.03.85 (46) 07.09.86. Бюл. № 33 (72) А. А. Алексанян, B. А. Александров, В. А. Галахов и В. А. Майоров (53) 621.376.54 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 651472, кл. Н 03, К 7/08, 1977. Патент США № 4041411, кл. Н 03 К 7/08, 1977. (54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР (57) Изобретение может быть использовано в ключевых усилителях низкой частоты и импульсных источниках питания. Цель изобретения — повышение точности преобразования широтно-импульсного модулятора. Устройство содержит релейный элемент 1, клю чевой усилитель 2 и фильтр 3 нижних частот. Введение компаратора 4, интегратора 5 и амплитудного ограничителя 6 исключает влияние на период переключения модулятора изменений параметров фильтра 3 нижних частот и нагрузки. 2 ил.

125616ч

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях низкой частоты и импульсных источниках питания.

Целью изобретения является повышение точности преобразования широтно-импульсного модулятора путем исключения влияния на период переключения модулятора изменений параметров фильтра нижних частот и нагрузки.

На фиг. 1 представлена функциональная схема широтно-импульсного модулятора; на фиг. 2 — пример выполнения его элементов.

Широтно-импульсный модулятор содержит релейный элемент 1, ключевой усилитель 2, фильтр 3 нижних частот, компаратор 4, интегратор 5, амплитудный ограничитель 6, при этом соединены последовательно компаратор 4, интегратор 5, амплитудный ограничитель 6, релейный элемент 1, ключевой усилитель 2 и фильтр 3 нижних частот, выход которого соединен с выходной шиной и первым входом компаратора 4, второй вход которого соединен с входной шиной.

Компаратор 4 предназначен для сравнения входного сигнала U и сигнала обратной связи, поступающего íà его вход с выхода фильтра 3 нижних частот, формирования по результату сравнения импульсного сигнала и может быть выполнен на дифференциальном операционном усилителе без обратной связи.

Интегратор 5 и амплитудный ограничитель 6 предназначены для преобразования выходных импульсов компаратора 4 в напряжения трапецеидальной формы, амплитуда V которых, определяемая порогом срабаты«ания амплитудного ограничителя 6, несколько превышает полуширину Л петли гистерезиса релейного элемента 1. Интегра.тор 5 и амплитудный ограничитель 6 могут оыть выполнены соответственно íà RC-цепи и «стречновключенных стабилитронах.

Широтно-импульсный модулятор работает следующим образом.

Входной сигнал U поступает на вход компаратора 4, где сравнивается с сигналом обратной связи UM(, поступающим с выхода фильтра 3 нижних частот. По моментам pa«ei::ст«а нулю разностного сигнал а Бр ——

= U„- U- компаратор 2 переключается, формируя на входе интегратора 5 последовательность прямоугольных импульсов.

Импульсы интегрируются интегратором 5 и через амплитудный ограничитель 6 в виде тра пецеидального напряжения поступают на вход релейного элемента 1, на выходе которого формируется последовательность импульсов, фронты которых задержаны относительно выходных импульсов комйаратора

4 на постоянную величину т,. Величина задержки т, определяется амплитудой Ео выходных импульсов компаратора 4, постоянной времени интегрирования т„ RC-цепи, а также величиной Л порогов срабатывания релейного элемента 1 и амплитудного ограничителя 6 (V+ Л)т, Е (1)

О.11р(Ь) = -(Е + 1Л);

Up(tк) = -(Š— UM), (2) 30 где тф — постоянная времени фильтра 3 нижних частот.

При этом период переключений находится следующим образом:

U (1.) тф U (6) тф то + (E — UM)+ (E+Uм) Откуда с учетом (2) получаем

4С. (1 — Ч„) (1 + VM) где V.= — "- — нормированная величина входного сигнала.

Таким образом, в широтно-импульсном модуляторе период переключений остается постоянным при изменении параметров ФНЧ и нагрузки в широких пределах. Введение в состав широтно-импульсного модулятора дополнительных блоков и связей позволяет обеспечить в нем неизменный период пере-. ключения при изменении параметров фильтра нижних частот и нагрузки в широких пределах, что повышает точность преобразования. Это позволяет использовать широтно-импульсный модулятор в ключевых усилителях низкой частоты, поскольку изменение постоянной времени фильтра нижних д частот не приводит к дополнительным искажениям выходного сигнала, а также в импульсных источниках питания для стабилизации их нагрузочных характеристик.

Выходные импульсы релейного элемента

1 усиливаются по мощности ключевым усилителем 2 и поступают на вход фильтра 3 нижних частот, который выделяет на нагруз10 ке полезные низкочастотные составляющие импульсной последовательности.

Поскольку формирование импульсной последовательности в широтно-импульсном модуляторе осуществляется из условия равенства нулю разности входного и выходного сигналов, низкочастотные составляющие выходного сигнала, формируемого фильтром нижних частот, практически полностью повторяют входной сигнал устройства.

Длительность импульсных процессов в широтно-импульсном модуляторе можно определить следующим образом.

Принимая о внимание, что низкочастотные составляющие выходного фильтра 3 ниж них частот и соответственно сигнала обратной связи равны величине входного сигнала UM, величины разностного сигнала в моменты переключений ключевого усилителя

Ь и t, определяются соотношениями

1256188

Формула изобретения

Составитель Е. Борзов

Редактор И. Шулла Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 4835/56 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППЛ «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Широтно-импульсный модулятор, содержащий соединенные последовательно релейный элемент, ключевой усилитель и фильтр нижних частот, выход которого соединен с выходной шиной, отличающийся тем что, с целью повышения точности преобразования, в него введены соединенные последовательно компаратор, интегратор и амплитудный ограничитель, выход которого соединен с входом релейного элемента, при этом входы компаратора соединены с входной и выходной шинами устройства.