WO2023140751A1 - Повторитель сигнала переменного и постоянного напряжения - Google Patents

Повторитель сигнала переменного и постоянного напряжения Download PDF

Info

Publication number
WO2023140751A1
WO2023140751A1 PCT/RU2022/050296 RU2022050296W WO2023140751A1 WO 2023140751 A1 WO2023140751 A1 WO 2023140751A1 RU 2022050296 W RU2022050296 W RU 2022050296W WO 2023140751 A1 WO2023140751 A1 WO 2023140751A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
positive
output
resistor
negative
Prior art date
Application number
PCT/RU2022/050296
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Иванович АНТОНОВ
Original Assignee
Сергей Иванович АНТОНОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2022101402A external-priority patent/RU2776256C1/ru
Application filed by Сергей Иванович АНТОНОВ filed Critical Сергей Иванович АНТОНОВ
Priority to CN202280062150.8A priority Critical patent/CN117941251A/zh
Publication of WO2023140751A1 publication Critical patent/WO2023140751A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083—Converters characterised by their input or output configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/10—Arrangements incorporating converting means for enabling loads to be operated at will from different kinds of power supplies, e.g. from ac or dc
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4807—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode having a high frequency intermediate AC stage
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2171—Class D power amplifiers; Switching amplifiers with field-effect devices

Definitions

  • the invention relates to electrical engineering, and is based on the conversion of energy through the method of pulse width modulation (PWM).
  • PWM pulse width modulation
  • the predominant area of use is electronic devices, such as inverters, signal generators of any form, frequency converters, audio frequency power amplifiers, motor drives, uninterruptible power supplies (UPS) with pure sine, AC or DC voltage sources, including laboratory ones, chargers, all-in-one combined devices, such as a welder-inverter-UPS-DC source-charger.
  • electronic devices such as inverters, signal generators of any form, frequency converters, audio frequency power amplifiers, motor drives, uninterruptible power supplies (UPS) with pure sine, AC or DC voltage sources, including laboratory ones, chargers, all-in-one combined devices, such as a welder-inverter-UPS-DC source-charger.
  • the positive feedback circuit is formed by connecting the emitter of the pre-terminal stage to the midpoint of the divider, made up of the converter coil and series-connected inductance and active resistor, the resistance value of which is equal parts of the equivalent parameters of the converter coil (SU 472439 A1, publ. 30.05.1975).
  • a power supply with a transformerless input containing a mains rectifier with a reactive element connected in series with the input terminals, a parametric stabilizer, a DC voltage converter into a high-frequency AC voltage, with a galvanically separated output, and a high-frequency rectifier of an additional parametric stabilizer connected to the output terminals, and in order to increase operational electrical safety, two protective isolation capacitors, a pulse transformer, a primary winding are introduced into it and which, through protective-separating capacitors, is connected to a galvanically isolated output of a DC-to-high-frequency AC voltage converter, and the secondary winding is connected to the input of a high-frequency rectifier with an additional parametric stabilizer.
  • a stabilized voltage converter with digital microcircuits contains a square-wave generator with antiphase outputs, a push-pull power amplifier with the first and second transistors, a unit for eliminating through currents, a stabilization device, a power supply for microcircuits and an output transformer, the beginning and end of the primary winding of which are connected to the collectors of the first and second transistors of the power amplifier, respectively, the secondary winding is connected through a rectifier to the output of the converter, and the additional winding of the transformer with the middle terminal is connected to the unit for eliminating through currents, which differs by the fact that, in order to increase the efficiency and obtain several stable voltages, the first and second buffer elements with an open collector are introduced into it, the inputs of these elements are connected to the outputs of a rectangular voltage generator, and the outputs through the first and second current-limiting resistors are connected to the bases,
  • the technical result of the claimed invention lies in its ability to repeat at the output any shape and frequency of the input signal, including positive or negative voltage, which makes it possible to amplify audio frequency signals.
  • the technical result is achieved by implementing an AC and DC voltage signal repeater, characterized in that it contains a signal source with input terminals XS1.1 and XS1.2, a polarity shaper DA2.1, operational amplifiers DA1.1 and DA1.2, positive A2 and negative AZ switches, a noise suppression filter, an active resistor, a transformer with primary 1 and secondary 2 and 3 windings and an IC1 chip connected to resistor R7 and capacitor C 48, the pulses from which are fed to the amplifier, through power transistors VT1-VT4, which are connected to the primary winding 1 of the transformer T1, while the signal source is connected through the input terminal XS1.1 and the resistor R116 with the polarity shaper DA2.1, which generates a positive or negative voltage at the output, with a positive voltage, the positive switch A2 opens and the energy
  • a positive voltage is generated, which through the resistor R104 and the diode VD6 is supplied to the input 4 of the IC1 microcircuit, with a negative voltage at the input terminal XS1.1 and a positive voltage at the input terminal XS1.2 of the signal source, a negative voltage is formed at the output of the polarity shaper DA2.1, which closes the positive key A2, and the negative key AZ opens, and the energy from the secondary winding 3 of the transformer T1 steps on smoothing capacitors C 17, C 18, C 19, with an alternating voltage at the input of terminals XS1.1-XS1.2 of the power supply, an active resistor is switched on.
  • the load is connected to the smoothing capacitors through a noise suppression filter.
  • Resistor R101 is a variable resistor for adjusting the output voltage.
  • the feedback signal coming to the inverting input 2 of the DA1.1 operational amplifier comes from the signal source through the VDS5 diode bridge and the R114 resistor to stabilize the output voltage of the converter of any polarity and shape.
  • An active resistor (VDS3, R106, VT20, DA1.2) is used to shape the output signal.
  • the ac and dc voltage signal repeater is capable of reversing the polarity of the output dc voltage, as well as repeating and amplifying any form of ac voltage.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of an AC and DC signal repeater
  • in fig. 2 is a functional diagram of an AC and DC voltage signal repeater.
  • the principle of operation of the signal repeater of AC and DC voltage is based on the conversion of energy through the method of pulse-width modulation (PWM).
  • PWM pulse-width modulation
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of an AC and DC signal repeater, on which IC1 (LM2596T) is used as a TTTIM controller.
  • IC1 L2596T
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of an AC and DC signal repeater, on which IC1 (LM2596T) is used as a TTTIM controller.
  • IC1 L2596T
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of an AC and DC signal repeater, on which IC1 (LM2596T) is used as a TTTIM controller.
  • IC1 L2596T
  • the polarity shaper DA2.1 Depending on the incoming external signal to the XS1 terminal of the signal source, the polarity shaper DA2.1 generates a positive or negative voltage at the output, this voltage is amplified by the transistors VT21 and VT22 and turns on the LED of the optocouplers U1.1 and U2.1.
  • the phototransistor of the positive optocoupler U1.2 opens at a positive voltage formed by the polarity shaper DA2.1, and the phototransistor of the negative optocoupler U2.1 opens at a negative voltage.
  • A2 and AZ are keys that open with an optocoupler, for a positive key A2 assembled on transistors VT27, VT23, VT24, resistors R121, R122 opens optocoupler U1.2, for a negative key AZ assembled on transistors VT28, VT25, VT26, resistors R123, R124 opens optocoupler U2.2.
  • a positive voltage potential was received at the input terminal XS 1.1 of the signal source, and negative at XS1.2.
  • a positive voltage will lead to the formation of a positive voltage, relative to the common wire, at the output of the polarity shaper DA2.1 and the opening of the phototransistor of the optocoupler U1.2, the optocoupler will open the positive key on the transistor VT27, and the energy rectified from the secondary winding 2 of the transformer T1 will go to the smoothing capacitors C 17, C18, C19 through the circuit of the VD7 diode, capacitor C13, positive key A2.
  • the resulting voltage on the smoothing capacitors C17, C18 and C19 is rectified by the VDS3 diode bridge and the positive voltage is fed to the non-inverting input 3 of the DA1.1 operating device serving as a feedback circuit through resistors R115, R100, R101, R102 (where R101 is a variable resistor for adjusting the output voltage), R103 input 3 of the DA1.1 operating device.
  • the voltage setting for the operating unit DA1.1 is the inverting input 2 of the operating unit.
  • the signal to it comes from the signal source through the diode bridge VDS5 and the resistor R114.
  • a positive voltage is generated at output 1 of the DAI .1 operating device, which, through resistor R104 and diode VD6, enters input 4 of the PWM chip IC1, while the IC1 chip reduces the duration of the pulses from pin 2.
  • the voltage on the smoothing capacitors stabilizes to the required level.
  • the load is connected to the smoothing capacitors through a noise suppression filter.
  • the output device will also generate a positive voltage at the terminal of the noise suppression filter XS2.1, at the terminal of the noise suppression filter XS2:2 negative voltage, if a negative voltage is applied to the input terminal of the signal source XS 1: 1, then the output will also generate a negative voltage at the terminal of the noise suppression filter XS2: 1 minus, at the terminal of the noise suppression filter XS2:2 -positive Arthur.
  • the operating device DA1.1 and the polarity shaper DA2.1 work in the same way as described above. Additionally included in the work "Active resistor", assembled on a VT20 transistor, a DA1.2 operating device with feedback and a resistor R106. The DA1.2 operating device compares the installation voltage at the non-inverting input 6 with the feedback voltage, i.e.
  • the voltage at the output of the AC and DC voltage signal repeater through a chain consisting of a VDS3 diode, resistors R115, R100, R101, R102, R108 and, if the voltage at pin 5 of the DA1.2 operating device is greater than at input 6, then the operating device generates 7 at the output positive voltage that is supplied to the transistor VT20 through the resistor R112 and opens it.
  • the current flowing through the transistor VT20, the resistor R106 and the diode bridge VDS3 cuts off the excess voltage on the smoothing capacitors C17, C18, C19 and gives the shape of the voltage at the output of the noise suppression filter device similar to the input, but amplified in power. Without the Active Resistor, the output will look more like a square wave, especially when there is no load.
  • Positive A2 and negative AZ key are powered by an independent galvanically isolated DC voltage source, A4 for a positive key and A5 for a negative one.
  • the polarity shaper is powered by a bipolar voltage source A6 M2V.
  • DC voltage sources A4, A5, A6, operating devices DA1.1 and DA1.2, are powered by a stabilizer VR4.
  • the VR4 stabilizer is powered by a step-up voltage regulator A1.
  • Transformer T2 diode bridge VDS2, capacitors C52, C51, C 50 resistors R8, R84, diode VD35 are used to generate a short circuit or overload voltage. This voltage is fed through the VD35 diode to the input 4 of the PWM chip IC1, while the IC1 chip reduces the duration of the output pulses, reducing the total overload or short circuit current.
  • the external signal must have a low output impedance or be connected to the power supply terminals XS 1 : 1 and XS 1 :2 through an isolating transformer, while signal penetration to the common negative wire of the device is not allowed.
  • Diodes VD30, VD31, resistor R6, capacitor C49 and diodes VD1, VD29, resistors R5, R6, capacitors C5, C46, C47 serve as an overvoltage protection damper for transistors VT1-VT4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике и основано на преобразовании энергии посредством метода широтно-импульсной модуляции. Повторитель сигнала переменного и постоянного напряжения, содержит источник сигнала, формирователь полярности, операционные усилители, положительный и отрицательный ключи, фильтр подавления помех, активный резистор, трансформатор с первичной и вторичными обмотками и микросхему. Микросхема соединена с резистором и конденсатором, импульсы с которых поступают на усилитель через силовые транзисторы. Транзисторы подключены к первичной обмотке трансформатора. Источник сигнала соединен с формирователем полярности, который формирует на выходе положительное или отрицательное напряжение. При положительном напряжении открывается положительный ключ, и энергия, выпрямленная со вторичной обмотки трансформатора, поступает на сглаживающие конденсаторы. При отрицательном напряжении на входной клемме на выходе формирователя полярности формируется отрицательное напряжение, закрывающее положительный ключ и открывающее отрицательный ключ. При подачи переменного напряжения на входе клемм источника питания включается в работу активный резистор. Изобретение позволяет повторить на выходе любую форму и частоту входного сигнала и усилить сигналы звуковой частоты.

Description

Повторитель сигнала переменного и постоянного напряжения.
Изобретение относится к электротехнике, и основано на преобразовании энергии посредством метода широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
Преимущественная область использования - радиоэлектронные устройства, такие как инверторы, генераторы сигналов любой формы, преобразователи частоты, усилители мощности звуковой частоты, приводы двигателей, источники бесперебойного питания (ИБП) с чистым синусом, источники переменного или постоянного напряжения в том числе лабораторные, зарядные устройства, совмещенные устройства «Все в одном», такие как сварочник-инвертер-ИБП-источник постоянного тока-зарядное устройство.
Из уровня техники известен усилитель с электродинамическим преобразователем на выходе и с положительной обратной связью по току, при этом с целью уменьшения неравномерности частотной характеристики, цепь положительной обратной связи образована соединением эмиттера предоконечного каскада со средней точкой делителя, составленного из катушки преобразователя и последовательно соединенных индуктивности и активного резистора, величина сопротивления которых составляет равные части эквивалентных параметров катушки преобразователя (SU 472439 А1, опубл. 30.05.1975).
Из источника SU 1561171 А1, опубл. 30.04.1990 известен источник питания с бестрансформаторным входом, содержащий последовательно соединенные с входными выводами сетевой выпрямитель с реактивным элементом, параметрический стабилизатор, преобразователь постоянного напряжения в высокочастотное напряжение переменного тока, с гальванически разделенным выходом, а также высокочастотный выпрямитель дополнительного параметрического стабилизатора, подключенный к выходным выводам, причем с целью повышения эксплуатационной электробезопасности, в него введены два защитно-разделительных конденсатора, импульсный трансформатор, первичная обмотка которого через защитно-разделительные конденсаторы соединена с гальванически развязанным выходом преобразователя постоянного напряжения в высокочастотное напряжение переменного тока, а вторичная обмотка - с входом высокочастотного выпрямителя с дополнительным параметрическим стабилизатором.
В качестве наиболее близкого аналога выбран стабилизированный преобразователь напряжения с цифровыми микросхемами, известный из документа RU 2014713 С1, опубл. 15.06.1994. Стабилизированный преобразователь напряжения с цифровыми микросхемами содержит генератор прямоугольного напряжения с противофазными выходами, двухтактный усилитель мощности с первым и вторым транзисторами, узел для исключения сквозных токов, устройство стабилизации, источник питания микросхем и выходной трансформатор, начало и конец первичной обмотки которого подключены к коллекторам соответственно первого и второго транзисторов усилителя мощности, вторичная обмотка подключена через выпрямитель к выходу преобразователя, а дополнительная обмотка трансформатора со средним выводом крайними выводами подключена к узлу для исключения сквозных токов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и получения нескольких стабильных напряжений, в него введены первый и второй буферные элементы с открытым коллектором, входы этих элементов подключены к выходам генератора прямоугольных напряжений, а выходы через первый и второй токоограничивающие резисторы - к базам соответственно первого и второго р-п-р-транзисторов усилителя мощности, узел для исключения сквозных токов выполнен на третьем и четвертом р-п-р-транзисторах, эмиттеры всех четырех транзисторов соединены со средним выводом дополнительной обмотки выходного трансформатора и с выходным выводом положительной полярности источника для питания микросхем, база третьего транзистора через третий и четвертый резисторы подключена соответственно к началу дополнительной обмотки выходного трансформатора и к выходу второго буферного элемента, база четвертого транзистора через пятый и шестой резисторы - соответственно к концу дополнительной обмотки и к выходу первого буферного элемента, коллекторы третьего и четвертого транзисторов соединены с базами первого и второго транзисторов усилителя мощности, выход устройства стабилизации, который выполнен в виде регулируемого формирователя напряжения отрицательной полярности, подключен к среднему выводу первичной обмотки выходного трансформатора, а вторичная обмотка этого трансформатора снабжена отводами, подключенными к выпрямителям сообразно числу требуемых выходных напряжений, и выход одного из выпрямителей по цепи обратной связи подключен к управляющему входу устройства стабилизации. RU 2014713 С1, 15.06.1994 Технической проблемой является отсутствие возможности придать необходимую форму выходного сигнала при различных режимах работы.
Технический результат заявленного изобретения заключается в его способности повторять на выходе любую форму и частоту входного сигнала, в том числе положительное или отрицательное напряжение, что позволяет усилить сигналы звуковой частоты. Технический результат достигается при реализации повторителя сигнала переменного и постоянного напряжения, характеризуемый тем, что содержит источник сигнала с входными клеммами XS1.1 и XS1.2, формирователь полярности DA2.1, операционные усилители DA1.1 и DA1.2, положительный А2 и отрицательный АЗ ключи, фильтр подавления помех, активный резистор, трансформатор с первичной 1 и вторичными 2 и 3 обмотками и микросхему IC1, соединенную с резистором R7 и конденсатором С48, импульсы с которых поступают на усилитель, через силовые транзисторы VT1-VT4, которые подключены к первичной обмотке 1 трансформатора Т1, при этом источник сигнала соединен через входную клемму XS1.1 и резистор R116 с формирователем полярности DA2.1, который формирует на выходе положительное либо отрицательное напряжение, при положительном напряжении открывается положительный ключ А2 и энергия, выпрямленная со вторичной обмотки 2 трансформатора Т1, поступит на сглаживающие конденсаторы С 17, С 18, С 19, причем полученное напряжение на сглаживающих конденсаторах С17, С18 и С19 выпрямляется диодным мостом VDS3 и поступает на не инвертирующий вход 3 операционного усилителя DA1.1, служащий цепью обратной связи, образованной резисторами R115, R100, R101, R102, R103, при превышении напряжения на инвертирующем входе 2 операционного усилителя DA1.1 на выходе 1 операционного усилителя DA1.1 сформируется положительное напряжение, которое через резистор R104 и диод VD6 поступает на вход 4 микросхемы IC1, при отрицательном напряжении на входной клемме XS1.1 и положительном на входной клемме XS1.2 источника сигнала на выходе формирователя полярности DA2.1 формируется отрицательное напряжение, которое закроет положительный ключ А2, а отрицательный ключ АЗ откроет, и энергия со вторичной обмотки 3 трансформатора Т1 поступит на сглаживающие конденсаторы С 17, С 18, С 19, при переменном напряжении на входе клемм XS1.1- XS1.2 источника питания, включается в работу активный резистор.
Нагрузка подключается к сглаживающим конденсаторам через фильтр подавления помех.
Резистор R101 является переменным резистором для подстройки выходного напряжения.
Сигнал обратной связи, поступающий на инвертирующий вход 2 операционного усилителя DA1.1 поступает с источника сигнала через диодный мост VDS5 и резистор R114 для стабилизации выходного напряжения преобразователя любой полярности и формы.
Для придания формы выходного сигнала участвует активный резистор (VDS3, R106, VT20, DA1.2). Повторитель сигнала переменного и постоянного напряжения способен менять полярность постоянного напряжения на выходе, а также повторять и усиливать переменное напряжение любой формы.
На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема повторителя сигнала переменного и постоянного напряжения; на фиг. 2 функциональная схема повторителя сигнала переменного и постоянного напряжения.
Принцип работы повторителя сигнала переменного и постоянного напряжения основан на преобразовании энергии посредством метода широтно -импульсной модуляции (ШИМ).
На фиг.1, представлена принципиальная электрическая схема повторителя сигнала переменного и постоянного напряжения, на которой в качестве контроллера ТТТИМ используется микросхема IC1 (LM2596T). На выводе 2 этой микросхемы формируются прямоугольные импульсы, которые через резистор R7 и конденсатор С48 поступают на усилитель, собранный на транзисторах VT18 и VT19. Усиленные по току прямоугольные импульсы служат для управления силовыми транзисторами VT1-VT4 подключенные к первичной обмотке 1 трансформатора Т1. Энергия, преобразованная с трансформатора Т1 снимается со вторичных обмоток 2 и 3, причем с обмотки 2 снимается положительные импульсы, а с обмотки 3 - отрицательные. Положительные импульсы тока выпрямляются диодом VD7, конденсатором С 13, положительным ключом А2, а отрицательные диодом VD8, конденсатором С 14, отрицательным ключом АЗ.
В зависимости от поступающего внешнего сигнала на клемму XS1 источника сигнала, формирователь полярности DA2.1 формирует на выходе положительное либо отрицательное напряжение, это напряжение усиливается транзисторами VT21 и VT22 и включает светодиод оптопар U1.1 и U2.1. Фототранзистор положительной оптопары U1.2 открывается при положительном напряжении формируемым формирователем полярности DA2.1, а фототранзистор отрицательной оптопары U2.1 открывается при отрицательном напряжении.
А2 и АЗ являются ключами открывающимися оптопарой, для положительного ключа А2 собранного на транзисторах VT27, VT23, VT24, резисторах R121, R122 открывает оптопара U1.2, для отрицательного ключа АЗ собранного на транзисторах VT28, VT25, VT26, резисторах R123, R124 открывает оптопара U2.2.
На входную клемму XS 1.1 источника сигнала поступил положительный потенциал напряжения, а на XS1.2 отрицательный. Положительное напряжение приведет к формированию положительного напряжения, относительно общего провода, на выходе формирователя полярности DA2.1 и открыванию фототранзистора оптопары U1.2, оптопара откроет положительный ключ на транзисторе VT27, и энергия выпрямленная с вторичной обмотки 2 трансформатора Т1 поступит на сглаживающие конденсаторы С 17, С18, С19 через цепочку диода VD7, конденсатора С13, положительного ключа А2. Полученное напряжение на сглаживающих конденсаторах С17, С18 и С19 выпрямляется диодным мостом VDS3 и положительное напряжение поступает на не инвертирующий вход 3 операционного устройства DA1.1 служащего цепью обратной связи через резисторы R115, R100, R101, R102 (где R101 - переменный резистор для подстройки выходного напряжения), R103 вход 3 операционного устройства DA1.1.
Установкой напряжения для операционного устройства DA1.1 служит инвертирующий вход 2 операционного устройства. Сигнал на него поступает С источника сигнала через диодный мост VDS5 и резистор R114. Как только напряжение на входе 3 превысит напряжения на входе 2 операционного устройства DA1.1, на выходе 1 операционного устройства DAI .1 сформируется положительное напряжение, которое через резистор R104 и диод VD6 поступает на вход 4 микросхемы ШИМ IC1, при этом микросхема IC1 уменьшает длительность импульсов с вывода 2. Таким образом напряжение на сглаживающих конденсаторах стабилизируется до требуемого уровня. Нагрузка подключается к сглаживающим конденсаторам через фильтр подавления помех.
Аналогичная работа схемы при наличии отрицательного напряжения на входную клемму XS1:1 источника сигнала, за исключением следующего, на выходе формирователь полярности DA2.1 сформируется отрицательное напряжение относительно общего провода, которое закроет положительный ключ, а отрицательный ключ откроет и энергия, запасенная во вторичной обмотке 3 трансформатора Т1 через диод VD8, конденсатор С 14 и отрицательный ключ АЗ поступит на сглаживающие конденсаторы С 17, С 18, С 19. Далее принцип работы аналогично вышеописанному.
Следует отметить, что при возникновении положительного напряжения на входной клемме XS1:1 источника сигнала на выходе устройство так же сформирует положительное напряжение на клемме фильтра подавления помех XS2.1, на клемме фильтра подавления помех XS2:2 отрицательное напряжение, если на входную клемму источника сигнала XS 1 : 1 подать отрицательное напряжение, то на выходе так же сформируется отрицательное напряжение на клемме фильтра подавления помех XS2: 1 минус, на клемме фильтра подавления помех XS2:2 -положительное.
В случае подачи переменного напряжения на входе клеммы источника сигнала XS1.1 операционное устройство DA1.1 и формирователь полярности DA2.1 работают аналогично описанному выше. Дополнительно включается в работу «Активный резистор», собранный на транзисторе VT20, операционном устройстве DA1.2 с обратной связью и резисторе R106. Операционное устройство DA1.2 сравнивает напряжение установки по не инвертирующему входу 6 с напряжением обратной связи, т. е. напряжение на выходе повторителя сигнала переменного и постоянного напряжения, через цепочку состоящую из диода VDS3, резисторов R115, R100, R101, R102, R108 и, если напряжение на выводе 5 операционного устройства DA1.2 больше чем на входе 6, то операционное устройство формирует на выходе 7 положительное напряжение которое поступает на транзистор VT20 через резистор R112 и открывает его.
Ток, протекающий через транзистор VT20, резистор R106 и диодный мост VDS3 срезает излишки напряжения на сглаживающих конденсаторах С17, С18, С19 придает форму напряжения на выходе устройства фильтра подавления помех аналогично входному, но усиленному по мощности. Без «Активного резистора» выходной сигнал будет больше похож на неправильный меандр, особенно в отсутствии нагрузки.
Положительный А2 и отрицательный АЗ ключ питаются от независимого гальванически развязанного источника постоянного напряжения, А4 для положительного ключа и А5 - для отрицательного.
Формирователь полярности питается от двухполярного источника напряжения А6 М2В. Источники постоянного напряжения А4, А5, А6, операционные устройства DA1.1 и DA1.2, питаются от стабилизатора VR4. Стабилизатор VR4 запитан от повышающего стабилизатора напряжения А1.
Трансформатор Т2, диодный мост VDS2, конденсаторы С52, С51, С 50 резисторы R8, R84, диод VD35 служат для формирования напряжения короткого замыкания или перегрузки. Это напряжение через диод VD35 поступает на вход 4 микросхемы ШИМ IC1, микросхема IC1 при этом снижает длительность импульсов на выходе уменьшая суммарный ток перегрузки или короткого замыкания.
Внешний сигнал должен иметь низкое выходное сопротивление или подключатся к клеммам источника питания XS 1 : 1 и XS 1 :2 через разделительный трансформатор, при этом не допускается проникновения сигнала на общий минусовой провод устройства.
Диоды VD30, VD31, резистор R6, конденсатор С49 и диоды VD1, VD29, резисторы R5, R6, конденсаторы С5, С46, С47 служат демпфером защиты от перенапряжения для транзисторов VT1-VT4.

Claims

Формула изобретения
1. Повторитель сигнала переменного и постоянного напряжения, характеризуемый тем, что содержит источник сигнала с входными клеммами XS1.1 и XS1.2, формирователь полярности DA2.1, операционные усилители DA1.1 и DA1.2, положительный А2 и отрицательный АЗ ключи, фильтр подавления помех, активный резистор, трансформатор с первичной 1 и вторичными 2 и 3 обмотками и микросхему IC 1 , соединенную с резистором R7 и конденсатором С48, импульсы с которых поступают на усилитель, через силовые транзисторы VT1-VT4, которые подключены к первичной обмотке 1 трансформатора Т1, при этом источник сигнала соединен через входную клемму XS1.1 и резистор R116 с формирователем полярности DA2.1, который формирует на выходе положительное либо отрицательное напряжение, при положительном напряжении открывается положительный ключ А2 и энергия, выпрямленная со вторичной обмотки 2 трансформатора Т1, поступит на сглаживающие конденсаторы С 17, С 18, С 19, причем полученное напряжение на сглаживающих конденсаторах С17, С18 и С19 выпрямляется диодным мостом VDS3 и поступает на не инвертирующий вход 3 операционного усилителя DA1.1, служащий цепью обратной связи, образованной резисторами R115, R100, R101, R102, R103, при превышении напряжения на инвертирующем входе 2 операционного усилителя DA1.1 на выходе 1 операционного усилителя DA1.1 сформируется положительное напряжение, которое через резистор R104 и диод VD6 поступает на вход 4 микросхемы IC1, при отрицательном напряжении на входной клемме XS1.1 и положительном на входной клемме XS1.2 источника сигнала на выходе формирователя полярности DA2.1 формируется отрицательное напряжение, которое закроет положительный ключ А2, а отрицательный ключ АЗ откроет и энергия со вторичной обмотки 3 трансформатора Т1 поступит на сглаживающие конденсаторы С 17, С 18, С 19, при переменном напряжении на входе клемм XS1.1- XS1.2 источника питания, включается в работу активный резистор.
2. Повторитель сигнала, отличающийся по и. 1 тем, что нагрузка подключается к сглаживающим конденсаторам через фильтр подавления помех.
3. Повторитель сигнала, отличающийся по и. 1 тем, что резистор R101 является переменным резистором для подстройки выходного напряжения.
4. Повторитель сигнала, отличающийся по и. 1 тем, что сигнал обратной связи, поступающий на инвертирующий вход 2 операционного усилителя DA1.1 поступает с источника сигнала через диодный мост VDS5 и резистор R114 для стабилизации выходного напряжения преобразователя любой полярности и формы.
5. Повторитель сигнала, отличающийся по п.1 тем, что для придания формы выходного сигнала участвует Активный резистор (VDS3, R106, VT20, DA1.2).
7
6. Повторитель сигнала, отличающийся по и. 1 тем, что способен менять полярность постоянного напряжения на выходе, а также повторять и усиливать переменное напряжение любой формы.
8
PCT/RU2022/050296 2022-01-21 2022-09-19 Повторитель сигнала переменного и постоянного напряжения WO2023140751A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280062150.8A CN117941251A (zh) 2022-01-21 2022-09-19 交直流电压信号中继器

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022101402 2022-01-21
RU2022101402A RU2776256C1 (ru) 2022-01-21 Повторитель сигнала переменного и постоянного напряжения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023140751A1 true WO2023140751A1 (ru) 2023-07-27

Family

ID=84537063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/050296 WO2023140751A1 (ru) 2022-01-21 2022-09-19 Повторитель сигнала переменного и постоянного напряжения

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4216418A1 (ru)
CN (1) CN117941251A (ru)
WO (1) WO2023140751A1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU468349A1 (ru) * 1973-01-04 1975-04-25 Предприятие П/Я Г-4677 Усилитель считывани дл запоминающего устройства
RU2271595C2 (ru) * 2000-03-29 2006-03-10 Энертек Корея Ко., Лтд Магнитная цепь с переключением
RU98651U1 (ru) * 2010-06-17 2010-10-20 Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" Ключевой усилитель мощности
RU2418355C1 (ru) * 2010-05-27 2011-05-10 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Стабилизированный квазирезонансный преобразователь
WO2018197694A1 (de) * 2017-04-28 2018-11-01 Tigris Elektronik Gmbh Signalverstärkerschaltung, spannungswandler und system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU472439A1 (ru) 1972-06-13 1975-05-30 Усилитель с электродинамическим преобразователем
SU1561171A1 (ru) 1988-05-25 1990-04-30 Предприятие П/Я В-8941 Источник питани с бестрансформаторным входом
RU2014713C1 (ru) 1991-07-08 1994-06-15 Валериан Николаевич Скачко Стабилизированный преобразователь напряжения с цифровыми микросхемами
US8736102B1 (en) * 2010-10-07 2014-05-27 The Boeing Company Multifunctional power converter
KR102088749B1 (ko) * 2019-04-25 2020-03-16 주식회사 젬 전원 다중화 기능을 갖는 장수명 전원공급장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU468349A1 (ru) * 1973-01-04 1975-04-25 Предприятие П/Я Г-4677 Усилитель считывани дл запоминающего устройства
RU2271595C2 (ru) * 2000-03-29 2006-03-10 Энертек Корея Ко., Лтд Магнитная цепь с переключением
RU2418355C1 (ru) * 2010-05-27 2011-05-10 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Стабилизированный квазирезонансный преобразователь
RU98651U1 (ru) * 2010-06-17 2010-10-20 Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" Ключевой усилитель мощности
WO2018197694A1 (de) * 2017-04-28 2018-11-01 Tigris Elektronik Gmbh Signalverstärkerschaltung, spannungswandler und system

Also Published As

Publication number Publication date
CN117941251A (zh) 2024-04-26
EP4216418A1 (en) 2023-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Darwish et al. A single-stage three-phase inverter based on Cuk converters for PV applications
US7339287B2 (en) Power converter
JP3421680B2 (ja) 電力コンバータおよびその動作方法
US6664762B2 (en) High voltage battery charger
US6101104A (en) Predictive threshold synchronous rectifier control
US9331599B2 (en) Multilevel electric power converter
US6269012B1 (en) Energy efficient power supply with light-load detection
EP2301149B1 (en) Method and apparatus for power converter for class d audio power amplifiers
Narula et al. Power factor corrected welding power supply using modified zeta converter
Nag et al. A coupled inductor based high boost inverter with sub-unity turns-ratio range
JP2013538544A (ja) Ａｃ／ｄｃ電力変換方法および装置
JP2002330584A (ja) 電気回路の消散型クランプを行うための方法および装置
CN112542897B (zh) H-桥栅极控制设备
Nagesha et al. Simulation and hardware implementation of 24 watt multiple output Flyback converter
RU2776256C1 (ru) Повторитель сигнала переменного и постоянного напряжения
WO2023140751A1 (ru) Повторитель сигнала переменного и постоянного напряжения
JPH04222457A (ja) スイッチングコンバータ
AU2018363719B2 (en) Inverter with AC forward bridge and improved DC/DC topology
RU2567849C1 (ru) Многоканальный трансформатор постоянного напряжения
Shuai et al. Switched-trans-Z-source inverter with high boost inversion ability
Sajadian et al. High performance model predictive technique for MPPT of gird-tied photovoltaic system using impedance-source inverter
Rana et al. Analysis and Control of Integrated Dual-Boost Topology for Solar-Battery Integration
EP0099232A2 (en) Burst length modulation for switching power supplies
EP4336718A1 (en) Switching converter using partial power processing
Rodríguez et al. Modeling a Switching-Regulated Capacitively Coupled Power Supply for Medium-Voltage AC

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22922393

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280062150.8

Country of ref document: CN