CS207983B1

CS207983B1 - Transformer of the alternating output to the d.c.current

Info

Publication number: CS207983B1
Application number: CS191879A
Authority: CS
Inventors: Leopold Filous
Original assignee: Leopold Filous
Priority date: 1979-03-23
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1981-08-31

Description

Vynález se týká převodníku střídavého výkonu na stejnosměrné napětí s využitím amplitudově šířkové modulace.The present invention relates to an AC / DC converter using amplitude-width modulation.

U převodníku střídavého výkonu na stejnosměrné napětí dosavadní způsob převodu měřeného výkonu na napětí s využitím principu amplitudově šířkové modulace uvedený v autorském osvědčení č. 182 460 používá v šířkovém modulátoru ke stabilizaci výstupní amplitudy impulzů přesné zdroje normálových napětí, tranzistorových spínačů a přesných odporů. Amplitudový modulátor s tranzistorovými spínači pro práci v inverzním zapojení používá navíc tvarovacího a klíčovacího obvodu ke správné funkci obou spínačů. Uvedený obvod zajišťuje přesná měření výkonu. Určitými nevýhodami je použití doplňkových obvodů, složitost a nákladnost zařízení.In the case of an AC to DC converter, the prior art method of converting the measured power to voltage using the principle of amplitude-width modulation, as stated in the author's certificate No. 182 460, uses accurate sources of normal voltages, transistor switches and precise resistors to stabilize the pulse output amplitude. The amplitude modulator with transistor switches to work in inverse wiring additionally uses a shaping and keying circuit to properly operate both switches. The circuit provides accurate power measurements. Some disadvantages are the use of supplementary circuits, the complexity and cost of the equipment.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny zapojením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že má první vstupní svorku šířkového modulátoru pro vstupní napětí připojenou přes odpor na invertující vstup operačního zesilovače a přes kondenzátor na společný vodič. Výstup operačního zesilovače je připojen přes odpory do bází komplementární dvojice tranzistorových spínačů, přičemž jejich emitory jsou spojeny a jednak přes odpor záporné zpětné vazby připojeny na invertující vstup operačního zesilovače a jednak přes odpor kladné zpětné vazby připojeny na neinvertující vstup operačního zesilovače, který je přes odpor připojen na společný vodič. Kolektory tranzistorových spínačů jsou připojeny na Zenerovy diody, které se napájí přes odpory z napájecího zdroje. Vstupní svorky pro proud jsou dále připojeny přes zatěžovací odpory do jejich společného bodu, který je přes filtrační odpor připojen na výstupní svorku pro výstupní stejnosměrné napětí a přes kondenzátor ke společnému vodiči. Výstup operačního zesilovače je dále připojen vždy přes diodu v sérii s odporem do bází tranzistorových spínačů, jejichž emitory jsou připojeny vždy na jednu vstupní proudovou svorku. Kolektory obou tranzistorových spínačů jsou připojeny na společný vodič.The above disadvantages are overcome by the circuit according to the invention, which has the first input terminal of the width modulator for input voltage connected via a resistor to an inverting input of an operational amplifier and via a capacitor to a common conductor. The output of the operational amplifier is connected via resistors to the base of a complementary pair of transistor switches, their emitters are connected and connected via a negative feedback resistor to the inverting input of the operational amplifier and connected via a positive feedback resistor to the non-inverting input of the operational amplifier connected to a common conductor. The collectors of the transistor switches are connected to Zener diodes, which are supplied via resistors from the power supply. The input terminals for current are further connected via load resistors to their common point, which is connected via a filter resistor to the output terminal for the output DC voltage and via a capacitor to a common conductor. The output of the operational amplifier is always connected via a diode in series with resistance to the transistor switch bases, whose emitters are connected to one input current terminal. The collectors of both transistor switches are connected to a common conductor.

Převodník střídavého výkonu na stejnosměrné napětí neobsahuje dřívější obvody, ale používá nového způsobu zapojení šířkového i amplitudového modulátoru. Zdroje normálového napětí jsou nahrazeny dvojicí teplotně nezávislých Zenerových diod, čímž vznikají dostatečně kvalitní zdroje normálových napětí obou polarit. Komplementární dvojice tranzistorových spínačů zjednoduší spínání zpětnovazební odporové sítě na vstup operačního zesilovače. Amplitudový modulátor s tranzistorovými spínači v inverzním zapojení zajišťuje komplementární dvojice s ochrannými diodami '07983 zařazenými v bázích tranzistorových spínačů. Dioda v závěrném směru v sérii s přechodem báze emitor přebírá větší část závěrného napětí na sebe, a tak nedojde k překročení mezních hodnot v bázi obou tranzistorových spínačů.The AC / DC converter does not contain the previous circuits, but uses a new way of connecting both the width and the amplitude modulator. The normal voltage sources are replaced by a pair of temperature-independent Zener diodes, thereby creating sufficiently high-quality normal voltage sources of both polarities. Complementary pairs of transistor switches simplify switching the feedback resistor network to the input of the operational amplifier. The amplitude modulator with transistor switches in inverse wiring provides complementary pairs with '07983' diodes embedded in the transistor switch bases. The reverse direction diode in series with the base emitter transition assumes the greater part of the reverse voltage on itself, so that the limit values at the base of both transistor switches are not exceeded.

Příklad převodníku střídavého výkonu na stejnosměrné napětí podle vynálezu je znázorněn na výkrese. Vstupní svorka 1 šířkového modulátoru pro vstupní napětí U_t je zapojena přes odpor 7 na invertující vstup 91 operačního zesilovače 9 přeš kondenzátor 8 na společný vodič 2, přes odpory 10, 11 je připojen výstup 93 operačního zesilovače do bází komplementární dvojice tranzistorových spínačů 12,13, přičemž jejich emitory jsou připojeny přes odpor 14 na invertující vstup 91 operačního zesilovače 9 a přes odpor 15 na neinvertující vstup 92 operačního zesilovače 9, který je přes odpor 16 připojen na společný vodič 2. Kolektor tranzistorového spínače 12 je připojen přes Zenerovu diodu 18 na společný vodič 2 a přes odpor 20 na výstup 212 napájecího zdroje 21 a kolektor tranzistorového spínače 13 je připojen přes Zenerovu diodu 17 na společný vodič 2 a přes odpor 19 na výstup 211 napájecího zdroje 21. Do společného bodu 5 je připojena vstupní svorka 3 pro proud I_x přes zatěžovací odpor 22 a svorka 4 přes zatěžovací odpor 23. Přičemž společný bod 5 je přes filtrační odpor 30 připojen na výstupní svorku 6 pro výstupní stejnosměrné napětí U_s a přes kondenzátor 31 na společný vodič 2, přičemž výstup 93 operačního zesilovače 9 je připojen přes diodu 28 v sérii s odporem 26 do báze tranzistorového spínače 24, jehož emitor je připojen na vstupní svorku 3 a jeho kolektor na společný vodič 2. Dále je výstup 93 operačního zesilovače 9 připojen přes diodu 29 v sérii s odporem 27 do báze tranzistorového spínače 25, jehož emitor je připojen na vstupní svorku 4 a kolektor na společný vodič.An example of an AC / DC converter according to the invention is shown in the drawing. Width modulator input terminal 1 for input voltage U _t is connected through resistor 7 to inverting input 91 of operational amplifier 9 through capacitor 8 to common conductor 2, through resistors 10, 11 is connected output 93 of operational amplifier to bases of complementary pair of transistor switches 12,13 wherein their emitters are connected via a resistor 14 to an inverting input 91 of an operational amplifier 9 and through a resistor 15 to a non-inverting input 92 of an operational amplifier 9 which is connected via a resistor 16 to a common conductor 2. the common conductor 2 and through the resistor 20 to the output 212 of the power supply 21 and the collector of the transistor switch 13 is connected via the Zener diode 17 to the common conductor 2 and through the resistor 19 to the output 211 of the power supply 21. I _x over the load resistor 22 and terminal 4 acc with a load resistor 23. wherein a common point 5 is connected via a filter resistor 30 to an output terminal 6 for the output DC voltage U _s and via a capacitor 31 to a common conductor 2, the output 93 of the operational amplifier 9 connected via diode 28 in series with a resistor 26 to the base of the transistor switch 24 whose emitter is connected to the input terminal 3 and its collector to a common conductor 2. Further, the output 93 of the operational amplifier 9 is connected via a diode 29 in series with a resistor 27 to the base of the transistor switch 25 terminal 4 and the collector on the common wire.

Na vstupní 'svorku 1 šířkového modulátoru se připojuje vstupní napětí U_1; které přes odpor 7 je ovlivňováno nabíjení kondenzátoru 8 připojeného na invertujícím vstupu 91 operačního zesilovače 9, který je opatřen zápornou zpětnou vazbou tvořenou odporem 14 a kladnou zpětnou vazbou tvořenou odpory 15 a 16. Zpětnovazební odpory se připojují střídavě tranzistorovými spínači 12 a 13 k normalizovaným zdrojům napětí, které jsou vytvořeny Zenerovými diodami 17 a 18. Normalizovaný napěťový signál z diod 17 a 18 se přivádí přes otevřený tranzistorový spínač 12 nebo 13 v kladné zpětné vazbě pomocí odporů 15 a 16 na neinvertující vstup 92 operačního zesilovače 9. Takto nastavená hodnota napětí na neinvertujícím vstupu 92 je srovnávána s lineárně rostoucím napětím na kondenzátoru 8 spojeným s invertujícím vstupem 91’ operačního zesilovače 9 s časovou konstantou úměrnou kapacitě kondenzátoru 8 a odporu 14. V okamžiku, kdy napětí na kondenzátoru 8 překročí hodnotu napětí na neinvertujícím vstupu 92, dojde ke skokové změně polarity výstupního napětí operačního zesilovačeInput voltage U ₁ is connected to input terminal 1 of the width modulator _; which, through the resistor 7, is influenced by the charging of the capacitor 8 connected to the inverting input 91 of the operational amplifier 9, which is provided with a negative feedback formed by the resistor 14 and a positive feedback formed by the resistors 15 and 16. The normalized voltage signal from diodes 17 and 18 is applied via an open transistor switch 12 or 13 in positive feedback via resistors 15 and 16 to the non-inverting input 92 of the operational amplifier 9. The voltage set to the non-inverting input 92 is compared to a linearly increasing voltage at the capacitor 8 coupled to the inverting input 91 'of the operational amplifier 9 with a time constant proportional to the capacitance of the capacitor 8 and the resistor 14. At the moment the voltage at the capacitor 8 exceeds vertical input 92, there is a step change in the polarity of the output voltage of the operational amplifier

9. Tím se změní stav tranzistorových spínačů 12 a 13 a proces nabíjení pokračuje s opačnou polaritou. Vzhledem k tomu, že obě normalizovaná napětí na Zenerových diodách 17 a 18 jsou shodná, je s dostatečnou přesností vymezena střída impulzů na výstupu 93 operačního zesilovače 9, a to 1:1. Přivedením vstupního napětí Uj na vstupní svorku 1 se poměry změní. Pokud polarita vstupního napětí je shodná s právě připojenou polaritou napětí v záporné zpětné vazbě, bude vstupní napětí Uj přispívat k rychlejšímu nabití kondenzátoru 8. Výsledkem bude kratší doba trvání impulzu. V opačném případě bude naopak kondenzátor 8 nabíjen rozdílem proudů odpovídajících oběma napětím, takže doba trvání impulzu se prodlouží. Střída impulzů se změní a může dosáhnout poměru 1:4. Výstupem 93 operačního zesilovače 9 jsou dále ovládány oba tranzistorové spínače 24 a 25 pracující v inverzním zapojení jako dvoupolohový přepínač. Tranzistorové spínače střídavě připojují na dobu trvání impulzu svorku 3 a 4 ke společnému vodiči 2. Připojením proudu I_xna svorky 3 a 4 prochází odpory 22 a 23 proud a ve společném bodě 5 se takto získávají impulzy napětí, jejichž amplituda je úměrná proudu a doba trvání úměrná napětí U_x. Z těchto napěťových impulzů se ve filtračním obvodě, který tvoří filtrační odpor 30 a kondenzátor 31, získá střední hodnota napětí U_s úměrná součinu obou veličin Uj a lj na výstupní svorce 6.9. This will change the state of the transistor switches 12 and 13 and the charging process will continue with the opposite polarity. Since the two normalized voltages on the Zener diodes 17 and 18 are identical, the pulse duty cycle at the output 93 of the operational amplifier 9 is defined with sufficient accuracy, namely 1: 1. Applying the input voltage Uj to the input terminal 1 changes the conditions. If the polarity of the input voltage is the same as the currently connected polarity of the negative feedback voltage, the input voltage Uj will contribute to a faster charge of the capacitor 8. This will result in a shorter pulse duration. Otherwise, the capacitor 8 will be charged by the difference of currents corresponding to both voltages, so that the duration of the pulse is increased. The duty cycle changes and can reach 1: 4. Furthermore, the output 93 of the operational amplifier 9 controls both transistor switches 24 and 25 operating in inverse wiring as a two-position switch. The transistor switches alternately connect terminals 3 and 4 to a common wire 2 for the pulse duration. By connecting current I _x to terminals 3 and 4, resistors 22 and 23 pass current and at common point 5, voltage pulses are obtained whose amplitude is proportional to current and time. duration proportional to voltage U _x . From these voltage pulses, in the filter circuit, which forms the filter resistor 30 and the capacitor 31, the mean voltage U _{s is obtained,} proportional to the product of the two quantities Uj and lj at the output terminal 6.

Použití vynálezu je v měřící, řídící a regulační technice při zpracování analogových signálů.The application of the invention is in measuring, controlling and regulating technology in analog signal processing.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

AC / DC converter using amplitude-width modulation characterized in that the input terminal (1) of the width modulator for the input voltage is connected via a resistor (7) to the inverting input (91) of the operational amplifier (9) and the pi capacitor (8). on a common conductor (2), the output (93) of the operational amplifier (9) is connected via resistors (10,11) to the bases of a complementary pair of transistor switches (12, 13), their emitters are connected via a negative feedback resistor (14) to the inverting input (91) of the operational amplifier (9) and, second, through a positive feedback resistor (15) to the non-inverting input (92) of the operational amplifier (9) connected via a resistor (16) to a common conductor (2) the switch (12) is connected via the Zener diode (18) to the common conductor (2) and through the resistor (20) to the output (212) of the power supply (21) and the transistor switch collector Although (13) is connected via Zener diode (17) to common wire (2) and through resistor (19) to output (211) of power supply (21), current input terminal (3) is connected through load resistor (22) to a common point (5) and the current terminal (4) is connected via a load resistor (23) to a common point (5) which is connected via a filter resistor (30) to an output terminal (6) for DC output voltage and a capacitor (31) to a common conductor (2), the output (93) of the operational amplifier (9) being connected via a diode (28) in series with a resistor (26) to the base of the transistor switch (24) whose emitter is connected to the input terminal ( 3) and its collector to a common conductor (2), further the output (93) of the operational amplifier (9) is connected via a diode (29) in series with a resistor (27) to the base of a transistor switch (25) terminal (4) and collector to common wire (2).