CS209057B1

CS209057B1 - Frequency generator frequency wiring with variable load

Info

Publication number: CS209057B1
Application number: CS283280A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Susa
Original assignee: Jaroslav Susa
Priority date: 1980-04-23
Filing date: 1980-04-23
Publication date: 1981-10-30

Abstract

Účelem vynálezu zapojení generátoru frekvence s proměnnou zátěží je zajištění vysoké účinnosti generátoru frekvence při zachování stability výstupního napětí v širokých mezích napájecího napětí a zátěže. Je realizováno takovýmzapojením generátoru frekvence, kdy výkonové tranzistorové stupně jsou buzeny budicími stupni jen takovým výkonem, který je nezbytně nutný pro správnou funkci generátoru. Přitom budicístupně jeou napájeny ze stejnosměrného zdroje prostřednictvím zpětnovazebních členů, které regulují napájecí napětí budicích stupňů podle požadovaného výstupního výkonu. Vynález lze použít zejména v měřicí, regulační a zabezpečovací technice, na vozidlech, lodích a v zařízeních, kde se pro jejich napájení používají akumulátory nebo jiné stejnosměrné zdroje malého napětí.The purpose of the invention of connecting a frequency generator with a variable load is to ensure high efficiency of the frequency generator while maintaining stability of the output voltage within wide limits of the supply voltage and load. It is realized by connecting the frequency generator in such a way that the power transistor stages are driven by the driving stages only with the power that is absolutely necessary for the correct operation of the generator. In this case, the driving stages are powered from a DC source through feedback elements that regulate the supply voltage of the driving stages according to the required output power. The invention can be used in particular in measuring, regulating and security technology, on vehicles, ships and in devices where batteries or other low-voltage DC sources are used for their power supply.

Description

(54) Zapojení generátoru frekvence s proměnnou zátěží(54) Connection of variable frequency generator

Účelem vynálezu zapojení generátoru frekvence s proměnnou zátěží je zajištění vysoké účinnosti generátoru frekvence při zachování stability výstupního napětí v širokých mezích napájecího napětí a zátěže. Je realizováno takovým zapojením generátoru frekvence, kdy výkonové tranzistorové stupně jsou buzeny budicími stupni jen takovým výkonem, který je nezbytně nutný pro správnou funkci generátoru. Přitom budicí stupně jeou napájeny ze stejnosměrného zdroje prostřednictvím zpětnovazebních členů, které regulují napájecí napětí budicích stupňů podle požadovaného výstupního výkonu. Vynález lze použít zejména v měřicí, regulační a zabezpečovací technice, na vozidlech, lodích a v zařízeních, kde se pro jejich napájení používají akumulátory nebo jiné stejnosměrné zdroje malého napětí.The purpose of the invention is to provide a variable load frequency generator to provide high frequency generator efficiency while maintaining the output voltage stability within wide limits of the supply voltage and load. It is realized by the connection of a frequency generator, in which the power transistor stages are excited by the excitation stages only with the power that is necessary for the correct operation of the generator. In this case, the drive stages are supplied from a direct current source by means of feedback elements which regulate the supply voltage of the drive stages according to the desired output power. In particular, the invention can be used in measuring, control and signaling technology, on vehicles, ships and in devices where accumulators or other low voltage DC power sources are used to power them.

Vynález se týká zapojení generátoru frekvence s proměnnou zátěží napájeného ze zdroje malého stejnosměrného napětí s výkonnými tranzistorovými spínači.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the connection of a variable frequency frequency generator powered by a low DC voltage source with powerful transistor switches.

Dosud jsou známá zapojení, která se vzájemně liší zapojením a vlastnostmi. Zapojení výkonové části generátorů jsou buď jednoéinná, dvojčinná nebo můstková. Jejich jednodušší zapojení nepoužívají stabilizaci výstupního napětí. Tím výstupní , napětí kolísá v značném rozsahu podle napětí zdroje a velikosti zátěže. Pro větší nároky na stabilitu výstupního napětí mají generátory frekvence regulaci výstupního napětí. Regulace napětí se uskutečňuje způsoby, jejichž společnou nevýhodou je skutečnost, že pro vybuzení koncového stupně potřebují při plném výstupním výkonu i značný výkon pro vybuzení výkonného stupně. Tento výkon je do výkonného stupně dodáván z řídicích obvodů i v případě, že požadovaný výstupní výkon je malý. Tím klesá účinnost generátoru a řídicí obvody jsou složité, neboť musí zajistit kvalitní řídicí impulsy poměrně značného výkonu.So far, connections are known which differ in connection and in characteristics. Connections of power generators are either single-acting, double-acting or bridged. Their simpler wiring does not use output voltage stabilization. Thus, the output voltage varies to a considerable extent according to the voltage of the source and the load. For greater demands on output voltage stability, frequency generators have output voltage control. Voltage regulation is accomplished by methods whose common drawback is the fact that they need considerable power to drive the output stage to excite the output stage at full output power. This power is supplied to the power stage from the control circuit even if the required output power is low. This decreases the efficiency of the generator and the control circuits are complicated because they have to provide good control pulses of relatively high power.

Předmětem vynálezu je zapojení generátoru frekvence s proměnnou zátěží, jehož podstata spočívá v tom, že první budicí stupeň je připojen svým prvým vstupem na první výstup detektoru, jenž je připojen přes derivační člen na generátor ; řídicích impulsů, přičemž jeho druhý vstup je připojen na výstup prvního výkonného zpětnovazebního členu. První výstup prvního budicícho stupně je vstupem řízení prvního tranzistorového spínače a druhý výstup prvního budicího stupně je vstupem řízení druhého tranzistorového spínače, přičemž druhý budicí stupeň je svým prvním vstupem připojen na výstup druhého výkonového zpětnovazebního členu. Druhý budicí stupeň je svým prvním výstupem připojen na první vstup řízení třetího tranzistorového spínače a svým druhým výstupem na vstup řízení čtvrtého tranzistorového spínače, jenž je přes druhý výkonový zpětnovazební člen připoj en na výstup třetího tranzistoro- ₍vého spínače a výstup druhého výkonového zpětnovazebního členu a je přes blok proměnné zátěže připojen na první výkonový zpětnovazební člen, jenž je připojen svým prvním vstupem na první tranzistorový spínač a svým druhým vstupem na druhý tranzistorový spínač, přičemž druhý tranzistorový spínač a čtvrtý tranzistorový spínač jsou připojeny k nulovému potenciálu napájecího zdroje a první tranzistorový spínač s třetím tranzistorovým spínačem jsou připojeny na plus pól napájecího zdroje. Druhý výstup detektoru je přes pilový generátor připojen na první vstup komparátoru, jehož druhý vstup je připojen na výstup bloku proměnné zátěže a výstup komparátoru je připojen na druhý vstup druhého budicího stupně, jehož třetí vstup je připojen na třetí výstup prvního budícího stupně.It is an object of the invention to provide a variable load frequency generator, the first excitation stage being connected by its first input to a first output of the detector which is connected via a derivative member to the generator; control pulses, the second input of which is connected to the output of the first power feedback member. The first output of the first driver stage is the control input of the first transistor switch and the second output of the first driver stage is the control input of the second transistor switch, the second driver stage being connected to the output of the second power feedback member by its first input. The second driver stage has a first output connected to the first input of the third control transistor switch and its second output to the fourth control input of the transistor switch, which is connected via a second power feedback member to join en tranzistoro- third output _(dumping switch and the second power output of the feedback element and is connected via a variable load block to a first power feedback member which is connected by its first input to the first transistor switch and its second input to the second transistor switch, the second transistor switch and the fourth transistor switch being connected to the power supply zero potential and the first transistor switch with the third transistor switch connected to the plus pole of the power supply.The second detector output is connected via a saw generator to the first input of the comparator, the second input of which is connected to the p of the variable load block and the comparator output is connected to a second input of the second excitation stage, the third input of which is connected to the third output of the first excitation stage.

Zapojení podle vynálezu odstraňuje dosavadní nevýhody výše uvedené a má přednosti a výhody oproti známým zapojením. Největší předností a výhodou je velká účinnost generátoru frekvence, která je dápa tím, že výkonný stupeň generátoru je buzen jen takovým výkonem, který je bezpodmínečně nutný pro správnou funkci výkonového stupně. Další výhodou je, že přes značnou jednoduchost zapojení zajišťuje stabilitu a tvar výstupního napětí v mnohem širších mezích, než se dosahuje u mnohem složitějších zapojení.The circuitry according to the invention overcomes the previous disadvantages of the above and has advantages and advantages over the known circuitry. The greatest advantage and advantage is the high efficiency of the frequency generator, which is due to the fact that the power stage of the generator is driven only by the power that is absolutely necessary for the correct operation of the power stage. Another advantage is that, despite the considerable simplicity of the wiring, it ensures the stability and shape of the output voltage within much wider limits than is achieved with much more complex wiring.

Zapojení generátoru frekvence s proměnnou zátěží podle vynálezu je zřejmé z připojeného blokového vyobrazení.The wiring of the variable frequency frequency generator according to the invention is apparent from the attached block diagram.

Zapojení generátoru frekvence s proměnnou zátěží sestává z generátoru 1 řídicích impulsů, derivačního členu 2, detektoru 3, prVního a druhého budicího stupně 4, 12, prvního a druhého výkonového zpětnovazebního členu 5,11, prvního druhého, třetího a čtvrtého tranzistorového spínače 6, 7, 8, 9, dále z bloku 10 proměnné zátěže, komparátoru 13 a pilového generátoru 14.The variable load frequency generator circuitry comprises a control pulse generator 1, a derivation member 2, a detector 3, a first and a second excitation stage 4, 12, a first and a second power feedback member 5.11, a first second, a third and a fourth transistor switch 6, 7. , 8, 9, further from the variable load block 10, comparator 13 and saw generator 14.

Zapojení podle vynálezu pracuje v můstkovém zapojení se šířkově-impulsní modulací. Můstkově zapojení generátoru frekvence je tvořeno čtyřmi tranzistorovými spínači 6, 7, 8,9, dvěma výkonovými zpětnovazebními členy 5, 11. Blok 10 proměnné zátěže zahrnuje impulsní transformátor a filtr, který upravuje a tvaruje obdélníkový průběh napětí na požadovaný sinusový průběh výstupního napětí. Princip činnosti šířkově-impulsní modulace je založen na tom, že tranzistorové spínače 6,7,8,9 jsou otevřeny po celou půlperiodu výstupního napětí jen při maximální velikosti zátěže a minimálním napětí stejnosměrného napájecího zdroje. V kterémkoliv jiném případě jsou tranzistorové spínače 6, 7, 8, 9 otevřeny jen po určitou část půlperiody napětí. Doba otevření tranzistorových spínačů 6, 7, 8, 9 je závislá na velikosti zátěže a vstupním napájecím napětí. Generátor 1 řídicích impulsů vytváří impulsy dvojnásobné frekvence než je požadovaná výstupní frekvence. Impulsy z generátoru 1 řídicích impulsů jsou vedeny do derivačního členu 2. Derivované impulsy obou polarit přicházejí do detektoru 3, který propouští jen impulsy kladné polarity. Impulsy z detektoru 3 přicházejí jednak do prvního budicího stupně 4, jednak do pilového generátoruThe circuit according to the invention operates in a bridge circuit with width-pulse modulation. The bridge of the frequency generator consists of four transistor switches 6, 7, 8,9, two power feedback members 5, 11. The variable load block 10 includes a pulse transformer and a filter that adjusts and shapes a rectangular voltage waveform to the desired sine waveform of the output voltage. The principle of width-pulse modulation operation is based on the fact that transistor switches 6,7,8,9 are open for the whole half period of the output voltage only at the maximum load size and minimum voltage of the DC power supply. In any other case, the transistor switches 6, 7, 8, 9 are only open for a certain portion of the half-period of voltage. The opening time of the transistor switches 6, 7, 8, 9 depends on the load size and the input supply voltage. The control pulse generator 1 generates pulses at twice the desired output frequency. The pulses from the control pulse generator 1 are fed to the derivative member 2. The derivative pulses of both polarities arrive at the detector 3, which transmits only the positive polarity pulses. The pulses from the detector 3 come to the first excitation stage 4 and to the saw generator

14. V prvním budicím stupni 4 jsou impulsy výkonově upraveny na. velikost potřebnou pro řízení tranzistorových spínačů 6, 7, 8, 9 a jsou střídavě vedeny na první a druhý tranzistorový spínač 6,7. Zároveň je zabezpečeno, aby nemohly být současně sepnuty oba tranzistorové spínače 8, 9, ale je sepnut vždy jen jeden z nich. Z prvního budicího stupně 4 je vedena informace o jeho stavu do druhého budicího stupně 12. Druhý budicí stupeň 12 zajišťuje, aby byly sepnuty buď první tranzistorový spínač 6 současně se čtvrtým tranzistorovým spínačem 9, nebo druhý tranzistorový spínač 7 současně se třetím tranzistorovým spínačem 8. Z bloku 10 proměnné zátěže je stejnosměrné napětí vedeno do komparátoru 13. Na druhý vstup komparátoru 13 přichází napětí pilovitého průběhu z pilového generátoru 14. Pilový generátor 14 je nulován a spouštěn impulsyz detektoru 3. V komparátoru 13 je stejnosměrné napětí bloku 10 proměnné zátěže porovnáváno s napětím pilového generátoru 14. Při jejich stejné velikosti je v komparátoru 13 vytvářen impuls, který je veden do druhého budicího stupně 12. Tímto impulsem se změní stav druhého budicího stupně 12. Druhý budicí stupeň 12 pak zabezpečí, že s prvním tranzistorovým spínačem 6 je současně sepnut třetí tranzistorový spínač 8 nebo s druhým tranzistorovým spínačem 7 je současně sepnut čtvrtý tranzistorový spínač 9. Oba vstupy bloku lO prqměnné zátěže jsou potom připojeny na stejný potenciál zdroje a v bloku 10 proměnné zátěže se neindukuje žádné napětí. Tímto způsobem je řízeno napětí laloku 10 proměnné zátěže na konstantní hodnotu.14. In the first excitation stage 4, the pulses are power adjusted to. the size required to control the transistor switches 6, 7, 8, 9 and are alternately routed to the first and second transistor switches 6.7. At the same time, it is ensured that both transistor switches 8, 9 cannot be switched on at the same time, but only one of them is always switched on. From the first drive stage 4, its status information is passed to the second drive stage 12. The second drive stage 12 ensures that either the first transistor switch 6 is switched at the same time as the fourth transistor switch 9 or the second transistor switch 7 at the same time as the third transistor switch 8. From the variable load block 10, the DC voltage is routed to the comparator 13. The second input of the comparator 13 receives saw-tooth voltage from the saw generator 14. The saw generator 14 is zeroed and triggered by detector 3 pulses. At the same magnitude, a comparator 13 is generated in the comparator 13, which is led to the second excitation stage 12. This pulse changes the state of the second excitation stage 12. The second excitation stage 12 then ensures that with the first transistor switch 6 The third transistor switch 8 is switched on or with the second transistor switch 7 the fourth transistor switch 9 is switched on simultaneously. Both inputs of the variable load block 10 are then connected to the same source potential and no voltage is induced in the variable load block 10. In this way, the voltage of the variable load lobe 10 is controlled to a constant value.

Claims

j SUBJECT

Connection of a variable frequency frequency generator for generating a constant frequency connected to a low DC voltage source with powerful transistor switches; characterized in that the first excitation stage (4) is connected by its first input to the first output of the detector (3), which is connected via a derivative member (2) to the control pulse generator (1), its second input being connected to the output of the first a power feedback member (5), and that the first output of the first driver stage (4) is the control input of the first transistor switch (6) and the second output of the first driver stage (4) is the control input of the expensive transistor switch (7), 12) is connected to the output of the second power feedback member (11) by its first input, is connected to the first control input of the third transistor switch (8) by its first output and by its expensive output to the control input of the fourth transistor switch (9)

The bridge circuit of transistor switches 6, 7, 8, 9 includes two power feedback members 5, 11 through which the current of these transistor switches 6, 7, 8, 9 flows. The current is fed from the power feedback members 5, 11 to the first and expensive excitation stage 4.12, where it is also added to the excitation output currents. With increasing output power in variable load block 10, transistor switches 6,7,8,9 are more excited. The above-described variable-load frequency generator circuitry of the present invention can be used in measurement, control and signaling technology, vehicles, ships, and devices where accumulators or other DC low voltage sources are used to power them. ₍₍

OF THE INVENTION

The second power feedback member (11) is connected to the output of the third transistor switch (8) and the output of the second power feedback member (11) is connected to the first power feedback member (5) via a variable load block (10). a first input to the first transistor switch (6) and a second input to the second transistor switch (7), wherein the expensive transistor switch (7) and the fourth transistor switch (9) are connected to the power supply zero potential and the first transistor switch (6) the third transistor switch (8) are connected to the plus pole (+ U) of the power supply, and that the second detector output (3) is connected via a saw generator (14) to the first comparator input (13), the second input of which is connected to the block output (10) the variable load and the output of the comparator (13) is connected to the second input of the second excitation stage (12), the third input of which is connected to the third output of the first driver stage (4).