Двухтактный тиристорный усилитель мощности

Двухтактный тиристорный усилитель мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ЙС

ЙЗОБР Е

Союз Соватскик

Социалистические рос убпни

1),.

{6I ) Дополнительное к as (22)Заявлено 25 1.0.74( с присоединением заявки (23) Приоритет

Опубликовано Х5.03L

Дата оиубликовани

Вкудейстеееиый квинтет

CCCP ав аелеы изе5реяиий и еткриткй (72) А втор изобретения

A. С. Соколов (7II) Заявитель (54) ДВУХТАКТНЬ1Й ТИРИСТОРНЫЙ УСИЛИТЕИЬ МОКНОСТИ

Изобретение относится к радиотехни- ке и может использоваться в радиотехнических устройствах различного назначения и, в частности, в усилителях следящих приводов.

Известен двухтактный тиристорный усилитель мощности, содержащий два выходных симистора соединенных последовательно относительно источника переменного напряжения и управляемых от ис точника противофазных сигналов, а так10 же сигнальные тиристорные оптроны, при этом место соединения выходных симисторов является выходом усилителя fl)

Однако, известный усилитель мощности

15 изб высоких значений сквозных токов обладает низкими К11Д и надежностью.

Цель изобретения - увеличение КПД за счет снижения сквозных токов.

Для этого каждый выход источника протииофазных сигналов подключен к управлякапему входу выходного симистора соответствук>щего плеча через последовательно соелиненные оптически yspBJB ляемый вентиль, управляющий светодиод, сигнальный и запрещающий тиристорные оптроны, в каждом плече параллельно выходномусимистору включен датчик контроля, выход кОтО()ого соединен с управлян1щпм входом запрешакяпего тиристорного оптрона противоположного плеча, при этом коммутационный вход каждого оптически управляемого вентиля связан с управляющим светодиодом противоположного пл. ча, Ца фиг 1 изображен предлагаемый усилитель, структурная электрическая схемау на фиГа 2 — двухтактный тирис» торный мостовой усилитель мощности, вариант реализации; на фпг, З вЂ” то же, вариант реализации на транзисторах.

Двухтактный тирпсторный усилитъш. мощности (фиг.Х) содержит два вйхол:ных симистора 1 и 2, соединенных после-. довательно относительно источника 3 ш.— ременного напрюкения и управляемых от источника 4 протнвофазных сигнллог, также сигнальные тиристорлые оптролы

5 и 6, при этом место со .пиления лы"

«

3 593299. 4

-.ходных симисторов 1 и 2 — выход уси- При смене полярности источника 4

ПРОП1ВОфаэНЫх сигналов включается выходной симистор 2, а выходной симистор 1 выключен, поскольку оптйчески управляемый вентиль 1Î шунтирует входную цепь противоположного плеча, а для запрещающего тиристорного Оптрона 12 созданы условия для включения.

30 л и Ге ля °

Выход источника 4 противофазных сигналов подключен к управляющему входу Выходного симистора 1 через после-. до11ательно соединенные оптически управляв мый Вентиль 7, управляющий светодиод 8, сигнальный тиристорный ОптроВ 5 H запре«шаюший тнристорный оитрон 9. Другой выход источника 4 противофаэных сигналов подключен к. управля1ошему Входу выходного симистора 2 через последовательно соединенные оптически управляемый вентиль 10, упР аВЛЯ!ОШИЙ CBE. ТОДПОД 1 1 с СИГНалЬНЫЙ TH!

5 ристорпый оптрон 6 и запрещающий тиристорный Оптрон 12. Параллельно выходному =.-Нмистору 1, включен датчик 13

КОНТРОЛЯ, ВЫХОД KOTOPOI O СОЕДИНЕН С управляюшим входом запрещающего ти-,:.

go ристзриого о «ТроВВ 12. Параллельно вы--, ходному «ик.;исто",1«," 2 включен датчик 14

КОНТРОЛЯ, ВЫХОД BOTOPOL Î СОЕДИНЕН С УП1«« .«11,"1я101иим ВХО«1ОМ запрещающего ТНрНс

1к«1«ного .«и ВО11а 9, Коммутационные входы Оптически управляемых вентилей

7 и 10 связаны с управля1ошими светодиодамп 11 и 8 =-оответственно.

Усилитель работает следующим образом.

В исходном положении импульсы не постуиа1от or источника 4 противофазных сигналов, поэтому сигнальные тиристорные оптроны 6 и 5 выключены, закрыты . и выходные симисторы 1 и 2. Через на35 грузку ток не протекает.

При поступлении импульсов положительной полярности От источника 4 по оптически управляемому*вентилю 7 и управля40 юшему светодиоду 8 протекает ток, под действием которого включается сигнальный тиристориый оптрон 5; при этом oil» тически уира««ляемый вентиль 7 шунтирует входную цепь управления противо1 45 положного плеча. Поскольку выходные симисторы 1 и 2 выключены, к их элекъродам анод — катод приложено напряжение.питания, под действием которого протекающий через датчики 13 и 14 конт

$0

IpoàB ток создает условия для включечения запрешаюших тиристорных оптрсьнов 8 и 12. В результате выходной симистор 1 включится и через нагрузку потечет ток. В следующий полупериод вы55 ходной спмистор 1 Включается отрицательным импульсом источника переменногО напряжс. иия, при этОм ВыхОднОЙ си мистор 2 закрыт.

Изменяя угол включения выходных симисторов 1 и 2, можно регулировать напряжение и ток в нагрузке усилителя

В изобретении используются два способа формирования сигнала управления выходными симисторами.

1. Формирование сигнала управления независимо от состояния элементов силового каскада достигают подключением к управляю1цей цепи (последовательно соединенным управлйюшим диодам) логической схемы запрета„представляюшей собой приемник (тиристор) оптрона, включение которого происходит одновременно с подачей управляющего импульса в против опОложный KBBBJI управления, Формирование сигнала управления в функции состояния элементов силового каскада достигают реализацией логичес- . кой схемы совпадения, представляющей собой последовательно соединенные две пары встречно-параллельно включенных тиристоров сигнальных и запрещающих оптронов. Включение выходного симистора происходит только при одновременном включении тиристоров сигнального и запрещающего оптронов. Диод запрешаюшего оптрона контролирует состояние одного из выходных симисторов уси-, .

ЛИТЕ ЛЯ МОШНОСТИ

Пример 1 Тиристорный усилитель мощности (фиг. 2) содержит в каждом иэ плеч выходные тиристоры 1518, в одной диагонали нагрузку 19, в другой диагонали источник 20 переменного напряжения, источники 21 и 22 противофазных сигналов управления, управляюший электрод каждого выходного тиристора 15 - 18 связан через послес довательно соединенные ограничивающие резисторы 23 - 26, соответственно тиристоры 27 - 34 сигнальных оптронов и тиристоры 35 - 42 запрещающих оптронов с анодом соответствую1цего Выходного тиристора; между полюсами источников 21 и 22 противофазиых сигналов управления в одну параллельиук1 цепь соответственно вклк«и иы иосле11ОВ 1тельпс1 соединенные управли«.«1:11и пио««ы l 3-."«О, 5932 тиристоры 27 - 34 сигнальных Оптронов противоположных плеч усилителя и управляющие светодиоды 51 и 52 управляемого вентиля 53 и 54. В другу3с парал-. лельную цепь включен коммутациоиный 5 вход (приемник) оптически управляемого вентиля 53 и 54, связанного " управляющим светодиодом 52 противоположного плеча, управляющие диоды 5 62, тиристоры 37 — 40 запрещающих оптронов связаны одним иэ полюсов через резисторы 63-70с катодомвыход1юго тиристора 15-18 и другим полюсом эти управляющие диоды подключены через эашвта1сщие диоды 71-78 к аноду вь ходного тиристора

15-18 смежного. плеча. Для устранения шунтирования датчиков (диоды 55-63.) установлены отсекающие диодь1 79. ция щу!Зтирует входнуlО цепь противопо ложного канала управлеция. Пзменяя угол вктпсче11ия выходных тиристоров, можно регулироват напр1ске11ие в це,»

2 руэке 19. При реверсе.. т.e°, при дейст

В ИИ ПОЛОЖ ИТ&31Ь ПОй ПОЛЯРИОС ТИ ИМП p"ËÜÑB исто цинка 22 шуцтируется входная EIellb канала источника 21, а регулирование напряжением в нагрузке осуществляется тиристорами 16 и 17.

Йспольэовапие11 дополнитен ных sfleмептс — сигнальных Оптронсв, оптически у:лавляе1п1х вентилей и эепреща1ощих

oII, E îíñB с определенными свяэяк,и между ними (прлме11ением логH -:eñêè ú. схем запрета и совпадения ) предлагаемый двух» тактиый тир11сторный усилитель выгодно

Отличается от известного тек как исклюПример 2 . Усилитель мощности (фиг. 3) содержит две пары составных транзисторов разной проводимости: 11-р-И

80, 83. и 82, 83 и р-11 - р 84, 85 и 86, 87„нагрузку 88, обратные диоды

89 - 92, источник 93 питания и источ ники 94 и 95 управляющих сигналов, Между коллектором транзистора каждого ш1еча и нагрузкой включены дополм нительно установленные первые транзисторы 96-99, база которых связана через дополнительно установленные последователыю соединенные реэ исторы 1003 03, вторые транзисторы 104- 107 и фиксирук3шие диоды (стабилитроны) 108111 с эмиттерами транзисторов противоположного типа проводимости, а база вторых транзисторов 104 - 107 соединена через дополнительные ограничивающие резисторы 112 - 115 с нагрузкой и коллекторами раскачивл3сших транзи"» сторов той же стойки. Ьл:Зы составных транзисторов h-p -p - проводимости подключены через ре;3исторы 116 и 117 к к олпе к тор а м рис 33 л ч 1N е ю111 и х тра на истор Ов р-п»p — прс33 ели мос ти и рОтивоположны.х плеч. Дцслы 118 - 123. предназначены для уll) ttttt itftft f еп13рация трац»

Схема работает следующим образом.

8 исходном положении импульсы не поступают от источников 21 и 22 противофаэных сигналов управления„поэтому все тиристоры 27 — 34 сигнальных оптронов выключены, закрыты и силовые

25 тиристоры 15 — 18. Через нагрузку 19 ток це протекает.

При действии положительной полярнс сти импульсе источника 23. по управляющим диодам 43 — 46 сигнальных тирис.ЗО торных оптроцов и светодиоду 53. Оптически управляемого вентиля протекает ток, под действием которого включаются тиристоры 32 и 33 сигнальных оптронов и управляемый вентиль 54, шунтирующий зз входную цепь управления противоположного канала. Поскольку тиристоры 16 и 17 выключены, на их электродах анодкатод появляется напряжение, под дей«

40 ствием котсрогс через управляющие диоды

57 и 59 запрещающих оптронов, защищающие диоды 73 и 75 и резисторы 65 и 67 протекает ток, включающий тиристоры 35 и 41 запрещающих оптронов.

В результате тиристор 15 включается положительным импульсом, а тиристор

18 - отрицательным и через нагрузку 19 протекает ток, В следующий полупериод положителыюй полярности импульса источника 21 включаются тиристоры 28 и 34 сигнальных оптронов и тиристоры

36 и 42 запре1цаюших оптронов, В результате тиристор 15 включается отрицательным импульсом, а тиристор 18 55 попожительцым и через нагрузку 19 протекает ток другой полярности, Управляемый вентиль 54 в этот полупериод при той же ноцярпссти источника питачеются сквозные токи в плечах усил11те3 пя мощнос 11 и лож11ые срабатывания од-. исвременно двух каналов управления. В реэульта ss"e псвьпыается пОмехОустойчиВОСТЬ lпо ВХОДУ ПРИ Мапсй МОШНОСТИ „ Правления, повышается ЕП,1".1 устройства и его надежность. Отсутствие в схеме усилителя сигнальных и мощных трансформаторов Отвечает требования микроминиатюризации радиоэлектронной аппарат вы.

59320

7 зисторов Для устранения .шунтирования датчиков (транзисторы 104 — 107), установлець) .отсекающие диоды 122. Через резисторы 123. осуществляется запить)ванне датчиков контроля состояния 5 плеч усилителя.

Между коллектором составного транзистора каждого плеча и нагрузкой может быть установлен третьи дополнительные транзисторы 124- 127 противоположного )0 типа проводимости по сравнению с транзисторами 81, 83, 85 и 87, причем база третьих дополнительных транзисторов подключена к коллектору первого донолнительного транзистора, который при этом 15 выбирается маломощным и змиттер которого можно подкл)учить к эмиттеру транзисторов 81„83, 85 и 87. В случае применения связи, указанно)) на фиг.3 пунктиром, отсекающие диоды 122 не,. став яйся.

Усилитель мощности работает следующим образом.

Предположим, что составные транзисторы 80, 81 и 86, 87 закрыты, а

25 составные транзисторы 82, 83 и 84, 86 включены соответствующими напряжениями источников 94 и 95 управляюI ших сигналов и на базы транзисторов (.37, 105 и 98, 106 подано напряжение

30 открывающей полярности, поэтому последние также находятся во включенном состоянии. Транзисторы 96, 104 и 99, 107 закрыты. -К нагрузке 88 приложено полное напряжение источника 93 пита35 ния. При изменении полярности напряжения источников 94, 95 управляющих сигналов составные транзисторы 82„83 и

84, 85 остаются некоторое время включенными эа счет рассасывания неосновных носителей в области базы, а на составные транзисторы 80, 81 и 86, 87 подано напряжение открывающе)) полярности. Однако транзисторы 96, 104 и

4S

99, 107 закрыты, и только после того, как транзисторы 82, 83 и 84,85 закроются, на базы транзисторов 96, 104 и 99, 107 подается напряжение открывающей полярности и последние

S0 включаются Транзисторы 97, 105 и 98, 106 эакрываютсп одновременно с транзисторами 82, 83 и 84„85. К нагрузке 88 прикладыва(.тся полное напряжение источника 93 питания и ток в наг$S руэке меня.т направл(ние. При изменении полярности нанрю«элия источников 94 !

8 н 95 управляющих сигналов в аналогичном положении оказываются составные транзисторы 82, 83 и 84, 85 и транзисторы 97, 105 и 98, 106 На транзисторах 96 — 99 реализуются схемы совпадений (схемы И), осуществляющие логические операции умножения. На иранзисторах 104 — 107 реализуется схема контроля состояния коммутирующих элементов стоек м(хтового усилителя мощности.

Таким образом, в .частном случае предложенного технического решения включение коммутирующего элемента одной стойки воз), 1ожно только при разомкнутом другом коммутирующем элементе той же стойки. Такая последовательность включения транзисторов позволяет исключить сквозные токи. с, Формула изобретения

Двухтактный тиристорный усилитель мощности,содержащий два выходных симистора, соединенных последовательно относительно источника переменного напряжения и управляемых от источника противофазных сигпалов, а также сигнальные тиристорные оптроны, при этом место соединения выходных симисторов является выходом усилителя, о т л и ч а юшийся тем, что, с иелью увеличения

КГЩ за счет снижения сквозных токов, каждый выход источника противофаэных сигналов подключен к управляющему входу выходного симистора соответствующе-, го плеча через последовательно соединец ные оптически управляемый вентиль, управляющий светодиод, сигальный и запрещающий тиристорные оптроны, в каждом плече параллельно выходному симистору включен датчик контроля, выход которого соединен с управляющим входом запрещающего тиристорного оптрона противоположного плеча, при этом коммутационный вход каждого оптически управляемого рентиля связан с управляющим светодиодом противоположного плеча.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Аиа М. Е. Asтоматизированные электроприводы постоянного тока с широтно-импульсными преобразователялп).

М, Энергия, 197 2, с, 30 (прототип),