«Разработка преобразователя напряжения с синусоидальным выходом»


Разработана принципиальная схема преобразователя напряжения, описан принцип его работы и приведены временные диаграммы сигналов.

Созданный преобразователь осуществлен по схеме полного моста, выполненного на четырех транзисторах VT1-VT4. Синусоидальный выходной сигнал формируется методом широтно-импульсной модуляции. Управляется мост двумя высокочастотными драйверами IR2110, способными перезаряжать затворы полевых транзисторов током до 2 А. Входное напряжение для этих драйверов должно находиться в пределах 10-15 В. Максимальное напряжение между затвором и истоком 20 В.

Shema

Длительность импульса можно регулировать, изменяя величину резистора R7. На D-триггере микросхемы DD1 построен делитель частоты на 2, т.е. период выходного сигнала равен 20 мсек. (частота 50Гц). Из прямых и инверсных выходных сигналов триггера DD1.2 и выходного сигнала одновибратора DD1.1 логические элементы DD3.1, DD3.2 формируют сигналы управления силовыми ключами моста. Широтно-импульсный модулятор построен на микросхеме DD3, содержащей два инвертора и полевые (р-канальные и n-канальные) транзисторы.

Выходное сопротивление этих транзисторов почти линейно зависит от входного напряжения. На инверторах выполнен мультивибратор по стандартной схеме. Полевые транзисторы включены через диоды VD3-VD4 параллельно резистору R8. При высоком уровне на выходе генератора диод VD4 может проводить, т.е. выходное сопротивление р-канала включено параллельно с резистором R7. Подобным образом выходное сопротивление n-канала включается параллельно резистору R7 при низком уровне на выходе генератора. Широтно-импульсный модулятор реализуется изменением скважности импульсов генератора в соответствии с входным напряжением, поступающим с интегрирующей цепочки R5C3,R6C2. Само изменение частоты колебаний минимально зависит от скважности. Таким образом, среднее за период значение шунтирующего резистор R7 сопротивления остается постоянным. Частота колебаний генератора соответствует 2 кГц. Увеличение управляющего напряжения, поступающего на модулятор, приводит к увеличению длительности выходных импульсов. Уменьшение управляющего напряжения соответственно к уменьшению длительности импульсов выходного сигнала. Частота колебаний остается неизменной.

Мощность преобразователя зависит от типа применяемых полевых транзисторов. Полевые транзисторы, а также транзисторы IGBT можно ставить параллельно для увеличения мощности преобразователя. Печатная плата имеет размеры 105мм*51мм.

Исполнители:
ФГБОУ ВО Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I

ст. преподаватель кафедры электротехники и автоматики ВГАУ Калашник В.И.
к.т.н, доцент кафедры электрификации сельского хозяйства ВГАУ Помогаев Ю.М.