Синхронизация магнитотранзисторного мультивибратора Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА

им. С. М. КИРОВА

Том 285 1975

СИНХРОНИЗАЦИЯ МАГНИТОТРАНЗИСТОРНОГО МУЛЬТИВИБРАТОРА

М. А. ЖИТКОВ, А. А. КУВШИНОВ, А. К. ЛУЗГИНОВ

(Представлена научно-техническим семинаром НИИ АЭМ)

В силовой преобразовательной технике и автоматике нашли широте применение машитотрагоисторные мультивибраторы, используемые .в (качестве маломощных преобразователей и делителей частоты, а также в качестве задающих генераторов (ЗГ).

Синхронизацию матнитотранзисторного мультивибратора (МТМ) принято осуществлять .переменным напряжением, /которое принудительно переключает транзисторы (мультивибратора. Леремагничивание сердечника трансформатора МТМ происходит по частному циклу петли гистерезиса, получаемому путем ограничения величины индукции «снизу» или «сверху», или одновременно «снизу» и «сверху».

Процессы синхронизации МТМ имеют различный характер в зависимости от формы напряжения синхронизации.

Напряжение синхронизации может быть двухполупериодным прямоугольной или синусоидальной формы (полная синхронизация) или иметь вид коротких однополярных импульсов (импульсная синхронизация) [1].

(При таких способах синхронизации регулируемые по длительности двух'полярные импульсы напряжения можно получить только путем геометрического сложения выходных напряжений двух мультивибраторов [3]. Однако известные способы синхронизации не дают возможность получить двухполярное регулируемое по длительности напряжение непосредственно на ¡выходе мультивибратора.

Рассматриваемый в статье способ синхронизации МТМ с эмиттер-но-базовыми связями, регулируемыми по длительности однополярными импульсами (широтно-импульсная синхронизация), позволяет получить на его выходе регулируемое двужполярное напряжение.

Ниже приводятся результаты теоретического и экспериментального исследования широтно-импулысной синхронизации МТМ.

В общем случае перемаюничивание сердечника (рис. 1) происходит то симметричному циклу с собственной частотой

(Цп - дикэ - исму 10* 10 4\*г5ст-вз • 1 '

где

ип— напряжение источника питания;

иСМ'— напряжение смещения, образованное с помощью цепочки Д5-Д7 и С1; — число в'итков первичной обмотки;

Бет—сечение сердечника трансформатора; В.ч— индукция насыщения.

Рис, 1.

Положительные, регулируемые по длительности импульсы синхронизации подаются одновременно через диоды Д1 и Д2 на базы транзисторов Т1 и Т2 мультивибратора. При этом в зависимости от ооотно-

1 1 шеюия собственной частоты 10 — , частоты синхронизации £с — тгт-

'0 1 с

и длительности импульса синхронизации ^ возможны три режима работы МТМ.

При Ге<2Г0 МТМ работает на собственной частоте в течение ере-

Т

мен'и Т0—и. Если Тс—1М< , то на выходе МТМ формируются

двухполярные импульсы, регулируемые по длительности в диапазоне,

т;

огр а н и чен но м .

Т

Когда Тс—1„> , то на выходе формируется регулируемая по

длительности пачка импульсов, содержащая целое или дробное число импульсов.

Для п о л у ч ей и я дв у х пол ярн ы х импу л ьсов, р е-гу ли ру ем ы х по д л и -тельности .в полном диапазоне, необходимо соблюдать следующее условие:

Гс>2!0. (2)

При подаче положительного ими улье а синхронизации -к базам транзисторов Т1 и Т2 прикладывается положительное напряжение смещения и включенный ранее транзистор закрывается.

При этом из-за уменьшения тока намагничивания трансформатора МТМ его рабочая точка оказывается на кривой возврата петли гистерезиса, что 'Приводит к изменению знака производной потока и э. д. с. В результате в базовой цепи транзистора, выключенного в момент прихода синхроимпульса, соблюдается условие самовозбуждения, и при снятии импульса синхронизации схема переключается.

При подаче следующего импульса синхронизации схема работает аналогично.

Время перехода МТМ с собственной частоты на частоту синхронизации зависит от величины интервала времени А1 между передним фронтом положительного импульса синхронизации и моментом предыдущего переключения транзисторов МТМ. Подробное рассмотрение

этих процессов при полной (ПС) и импульсной (ИС) синхронизации проведено в [1]. Длительность переходных процессов ПС приА! <

не превышает половину периода синхронизации, а при .и >

2\с

она равна пулю.

Характерной особенностью ИС является наличие двух режимов р а бот ы: двухп о л упер иодн о й с и н хрон из аци и (ДИС), когд а длител ь -ьость переходного процесса равна нулю, и однополупериодной синхронизации (ОИС), возникающей тогда, когда 0 < Д{ < у- . Режим

1с

ОИС считается нерабочим ввиду искажения формы выходного напряжения МТМ.

При широтно-импульсной синхронизации (ШИС) матнитотранзи-сторного мультивибратора режим ОИС также возможен, однако область его возникновения определяется не только частотой синхронизации, но и длительностью синхроимпульсов.

На рис. 2 приведены диаграммы, показывающие характерные случаи возникновения ОИС (рис. 2, а) и ДИС при изменении времени А1 (рис. 2, б), длительности синхроимпульса (рис. 2, в) и частоты синхронизации [с (рис. 2, г).

Исходя из вышесказанного, ширина зоны однополупериодной синхронизации при ШИС определяется следующим выражением:

А!.-1

и

- V

(3)

и0

иг Цс

и$ых.

- ^ &ЦС

Тс

Ъ

_а

и

*и ¡-<

лг?

-О-

Р

2

а

¿V

сь£_а

4

п.

А*

Тс

£

а

2 3

1Г

А1

тг

£

ГШППППП.ПП/

*. . П ., П . ■ П П П.«е

ТТ^Г^ГЧГ и и

Рис. 2.

Обозначив за относительную ширину зоны ОИС величину Ах = выражение (3) можно представить в виде

2М Т„

1 1 , (4)

где

ти == ~ относительная длительность синхроимпульса,

1 п

с

Т 1

К = = —коэффициент кратности частоты синхронизации.

На рис. 3 по уравнению (4) построено семейство прямых, являющихся нижними границами зоны двухполулериодной синхронизации.

и 1} ^"^тт-г; тгтгггттгтггг1ттггття$

1 'А

3

\

ы \ 4

! Ч ^

0 - _

Рис. 3.

Анализ показывает, что ШИС является промежуточным режимом между режимами ПС (ти=1) и ИС (ти~0) и для получения устойчивости двухполупериодной синхронизации требует применения устройства, определяющего момент прихода первого синхроимпульса.

Следует отметить, что при ограничении диапазона регулирования снизу кратность частот К может быть снижена и даже доведена до единицы. Это позволяет существенно снизить точностные требования к времязадающему устройству и габариты трансформатора МТМ.

(Полученные выражения справедливы для магнитопровода с прямоугольной петлей гистерезиса. В случае применения магиитопр оводов,

у которых В*>ВГ, ширина зоны ОИС определяется и коэффициентом

р

прямоуполыности петли гистерезиса Кп = [2]. Это объясняется

тем, что при движении рабочей точки от В3 к Вг состояние транзисторов МТМ до и после прихода синхроимпульса не изменяется. Время движения рабочей точки по кривой возврата равно

д* - ~ Вг (Ъ)

Таким образом, в данном случае ширина зоны ОИС уменьшается на величину Мг и в относительных единицах определяется выражением

А^-Цр^-Цр3-. (6)

Проведенные эксперименты подтвердили работоспособность рассмотренного способа синхронизации МТМ и правильность результатов анализа переходных процессов при одно- и двухполупериодной ШИС.

Выводы

1. Р досмотр енн ы Й способ ШИрОТНО -ИМ(П у Л ЬЮНО й синхрон из ации МТМ позволяет получать на его выходе регулируемое по длительности двухполярное напряжение.

2. В случае ШИС ширина зоны однополупериодной синхронизации определяется не только соотношением собственной частоты МТМ и частоты синхронизации, но и длительностью синхроимпульсов.

3. Ширина зоны однополупериодной синхронизации при ШИС может быть значительно уменьшена применением сердечника трансформатора МТМ с непрямоугольной петлей гистерезиса.

ЛИТЕРАТУРА

1. В, К. Тихомиров. Импульсная синхронизация транзисторных преобразователей. «Электротехника», 1966, № 8.

2. Н. Ф. Ильинский, В. В. Михайлов. Транзисторно-магнитные преобразователи непрерывного сигнала в последовательность импульсов. М.-Л., «Энергия», 1966.

3. О. А. Кос с о в. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключения. М., «Энергия», 1971.

>

10 — 47