CS246972B1 - Zapojeni rychlého převodníku proudu na napětí - Google Patents

Abstract

Řešení se týká zapojení rychlého převodníku proudu na napětí. Astabilní klopný obvod vytváří obdélníkový signál, kterým se přes budicí transformátor otevírá modulační tranzistor. Modulační tranzistor moduluje stejnosměrný úbytek napětí na bočníku. Modulovaný signál se převádí převodním transformátorem a na sekundární straně převodního transformátoru se fázově usměrňuje, filtruje a zesiluje operačním zesilovačem. Vynálezu se využije ke galvanickému oddělení signálu z bočníku.

Description

Vynález se týká zapojení rychlého převodníku proudu na napětí s galvanickým oddělením.

V regulační technice se často musí převádět proudový signál z bočníku na signál napětový. Napětový signál je nutno vhodně zesílit, aby se mohl zpracovat v dalších regulačních obvodech. V převodnících se nejčastěji používají zapojení, ve kterých se vstupní signál v symetrickém modulátoru převede na střídavý signál, který se transformuje do sekundárního obvodu. Za sekundárním obvodem se synchronně usměrňuje a zesílí. Tato zapojení jsou sice přesná, jsou však složitá a náročná na výběr součástek a přesné vinutí transformátorů. Pro použití např. v tranzistorových střídačích jsou tyto převodníky pomalé.

Tyto nedostatky odstraňje zapojení rychlého převodníku proudu na napětí s galvanickým oddělením, u kterého se využívá k modulaci tranzistorového spínače podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že první vývod bočníku je spojen přes primární vinutí převodního transformátoru s emitorem modulačního tranzistoru. Kolektor modulačního tranzistoru je spojen se druhým vývodem bočníku a s prvním vývodem sekundárního vinutí budicího transformátoru, jehož druhý vývod je spojen s bází modulačního tranzistoru. Druhý vývod primárního vinutí budicího transformátoru je spojen s kladným potenciálem a s katodou nulové diody. Anoda nulové diody je spojena s prvním vývodem primárního vinutí budicího transformátoru a s neinverzním výstupem astabilního klopného obvodu, jehož inverzní výstup je spojen s bází diskriminátorového tranzistoru. Emitor diskriminátorového tranzistoru je spojen přes sekundární vinutí převodího transformátoru s prvním pólem filtračního kondenzátoru, s prvním vývodem vybíjecího odporu a s neinvertuj ícím vstupem operačního zesilovače.

Výstup operačního zesilovače je spojen s výstupní svorkou zapojení a se druhým vývodem zpětnovazebního odporu, jehož první vývod je spojen s invertujícím vstupem operačního zesilovače a s prvním vývodem vstupního odporu. Druhý vývod vstupního odporu je spojen s nulovým potenciálem, se kterým je též spojen druhý pól filtračního kondenzátoru, druhý vývod vybíjecího odporu a kolektor diskriminátorového tranzistoru.

Výhodou tohoto zapojení je vysoká rychlost převodu proudu na napětí. Převod probíhá na frekvenci desítek kHz. Mezi další výhody patří velmi jednoduché zapojení při dostatečné přesnosti, snadné zhotovení oddělovacích transformátorů s malým počtem závitů. Nemusí se vybírat nebo párovat žádné součástky a dosahuje se snadno velké izolační pevnosti mezi vstupem a výstupem převodníku.

Příklad zapojení podle vynálezu je schematicky znázorněn na přiloženém výkrese.

Jednotlivé bloky zapojení je možno charakterizovat takto. Budicí transformátor 2 ^a převodní transformátor £ jsou vinuty na feritových jádrech. Astabilní klopný obvod 5_ může být například klasický tranzistorový multivibrátor anebo integrovaný multivibrátor. První vývod 011 bočníku _1 je spojen přes primární vinutí 4a převodního transformátoru 4 s emitorem modulačního tranzistoru 2. Kolektor modulačního tranzistoru 2_ je spojen se druhým vývodem 012 bočníku 1 a s prvním vývodem sekundárního vinutí 3b budicího transformátoru 3_. Druhý vývod sekundárního vinutí 3b budicího transformátoru 2 je spojen s bází modulačního tranzistoru 2_. Druhý vývod primárního vinutí. 3a budicího transformátoru 2 j^e spojen s kladným potenciálem a s katodou nulové diody 13 Anoda nulové diody 13 je spojena s prvním vývodem primárního vinutí 3a budicího transformátoru 3_ a s neinverzním výstupem 51 astabilního klopného obvodu 5.

Inverzní výstup 52 astabilního klopného obvodu 5 je spojen s bází diskriminátorového tranzistoru 12 . Emitor diskriminátorového tranzistoru 12 je spojen přes sekundární vinutí 4b převodního transformátoru 4 s prvním pólem filtračního kondenzátoru T_, s prvním vývodem vybíjecího odporu 6 a s neinvertujícím vstupem 101 operačního zesilovače 10. Výstup 103 operačního zesilovače 10 je spojen s výstupní svorkou 11 zapojení a se druhým vývodem zpětnovazebního odporu 9'. První vývod zpětnovazebního odporu 9 je spojen s invertujícím vstupem 102 operačního zesilovače 10 a s prvním vývodem vstupního odporu íi.

Drdhý vývod vstupního odporu 8 je spojen s nulovým potenciálem, se kterým je též spojen druhý pól filtračního kondenzátoru T~_t druhý vývod vybíjecího odporu 6/ a kolektor diskriminátorového tranzistoru 22. Zapojení pracuje takto. Astabilní klopný obvod 2 vytváří obdélníkový signál. Z neinverzního výstupu 51 astabilního klopného obvodu 5_ přechází obdélníkový signál na primární vinutí 3a budicího trasformátoru 2· Indukovaným signálem z jeho sekundárního vinutí 3b se budí modulační tranzistor 2.

Modulační tranzistor 2 tak moduluje stejnosměrný signál, který se vytváří jako úbytek napětí na bočníku 2· Modulační napětí, úměrné hodnotě úbytku napětí na bočníku 2 se přivádí na primární vinutí 4a oddělovacího transformátoru 4. V jeho sekundárním vinutí 4b se indukuje střídavé napětí. Toto napětí se usměrňuje s ohledem na fázi diskriminátorového tranzistoru 12 se budí signálem z inverzního výstupu 52 astabilního klopného obvodu 5.

Diskriminátorový tranzistor 12 je otevřen, když je na neinverzním výstupu 51 astabilního klopného obvodu 5 nízké napětí. V tom případě protéká primárním vinutím 3a budicího transformátoru 2 proud z kladného potenciálu. Napětím indukovaným v sekundárním vinutí 3b budicího transformátoru 2 ^se otevře modulační tranzistor 2, takže primárním vinutím 4a převodního transformátoru 4 i jeho sekundárním vinutím 4b protéká proud.

Tím dochází k fázově závislému usměrnění. Fázově usměrněný signál se vyhladí filtračním kondenzátorem 7_ a zesílí se v operačním zesilovači 10.

Vynálezu se využije v tranzistorových jednofázových a vícefázových střídačích.

Claims (1)

1. Zapojení rychlého převodníku proudu na napětí s galvanickým oddělením, u kterého se využívá k modulaci tranzistorového spínače, vyznačující se tím, že první vývod /011/ bočníku /1/ je spojen přes primární vinutí /4a/ převodního transformátoru /4/ s emitorem ft modulačního tranzistoru /2/, jehož kolektor je spojen se druhým vývodem /012/ bočníku /1/ a s prvním vývodem sekundárního vinutí /3b/ budicího transformátoru /3/, jehož druhý vývod je spojen s bází modulačního tranzistoru /2/ a druhý vývod primárního vinutí /3a/ budicího * transformátoru /3/ je spojen s kladným potenciálem a s katodou nulové diody /13/, jejíž anoda je spojena s prvním vývodem primárního vinutí /3a/ budicího transformátoru /3/ a s neinverzním výstupem /51/ astabilního klopného obvodu /5/, jehož inverzní výstup /52/ je spojen s bází diskriminátorového tranzistoru /12/, jehož emitor je spojen přes sekundární vinutí /4b/ převodního transformátoru /4/ s prvním pólem filtračního kondenzátoru /7/, s prvním vývodem vybíjecího odporu /6/, a s neinvertujícím vstupem /101/ operačního zesilovače /10/, jehož výstup /103/ je spojen s výstupní svorkou /11/ zapojení a se druhým vývodem zpětnovazebního odporu /9/, jehož první vývod je spojen s invertujícím vstupem /102/ operačního zesilovače /10/ a s prvním vývodem vstupního odporu /8/, jehož druhý vývod je spojen s nulovým potenciálem, se kterým je též spojen druhý pól filtračního kondenzátoru /7/, druhý vývod vybíjecího odporu /6/ a kolektor diskriminátorového