В нашем деле за частую есть необходимость подобного устройства!

Михаил Шустов, г. Томск

Приведена несложная схема формирователя биполярных импульсов с возможностью раздельного и независимого регулирования их частоты и коэффициента заполнения

Биполярные импульсы преимущественно используют для поочередного переключения транзисторов в мостовых и полумостовых преобразователях напряжения. Хорошо известно, что при работе таких преобразователей на повышенных частотах на надежности их работы начинают фатально сказываться инерционные процессы рассасывания неосновных носителей тока в базовых цепях силовых транзисторов. В итоге последовательно включенные транзисторы могут одновременно оказаться в токопроводящем состоянии, несмотря на отсутствие управляющего сигнала. В этой связи с высокой долей вероятности возможен выход из строя дорогостоящих транзисторов за счет протекания через них неконтролируемого сквозного тока [1–3].

Для того чтобы снизить вероятность протекания сквозного тока между импульсами вводят паузу, длительность которой должна несколько превышать время рассасывания неосновных носителей тока.

Способ получения серии биполярных импульсов из последовательности однополярных с использованием генератора импульсов, D-триггера, схем антисовпадений и операционного усилителя, питаемого от источника двуполярного напряжения, был впервые описан в британской печати [4] и затем продублирован в отечественной [5].

Устройство (Рисунок 1) наследует выходные каскады формирователей [4, 5] и отличается возможностью плавного и независимого регулирования частоты и ширины биполярных импульсов.

Рисунок 1.	Генератор биполярных импульсов.

Задающий генератор выполнен на элементе DD1.1 КМОП микросхемы CD40106. Рабочая частота генератора определяется RC-цепями: емкостью конденсатора С1 и суммарным сопротивлением резисторов и потенциометров R1–R5. Эту частоту можно плавно регулировать при помощи потенциометра R2 в пределах от 850 до 6000 Гц. Частоту работы генератора можно рассчитать по выражению

где

f – в кГц,
R – в кОм,
С – в мкФ.

Резистивная цепочка R3–R5 подключена параллельно цепочке R1, R2. С движка потенциометра этой цепочки R4 снимается сигнал пилообразной формы, формируемый при заряде-разряде конденсатора С1. Этот сигнал, инвертированный элементом DD1.2 (триггер Шмитта, обладающий пороговым эффектом переключения), совместно с сигналом, снимаемым с выхода задающего генератора, поступает на элемент DD2.1 «ИЛИ» и на формирователь биполярных импульсов (элементы DD2.2, DD2.3, микросхема DA1), выполненный по ранее известной схеме [4, 5].

Регулировка потенциометра R4 позволяет в широких пределах, практически от 0 до 100%, менять ширину выходных биполярных импульсов, не влияя на частоту работы генератора. Резисторы R3, R5 предназначены для ограничения пределов регулировки ширины импульсов по минимуму и по максимуму их длительности.

Литература

1. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения. – М.: Altex-A, 2002. – Кн. 3. – 184 с.; М.: Додэка-XXI–Altex, 2007. – 192 с. (II изд.).
2.  Шустов М.А. Основы силовой электроники. – СПб.: Наука и Техника, 2017. – 336 с.
3. Shustov M.A., Shustov A.M. Electronic Circuits for All. – London: Elektor International Media BV, 2017. – 397 p.
4. Rauniar K.N. Unipolar-to-bipolar pulse converter // Electronics World + Wireless World. – 1989. – № 11. – P. 1098.
5. Васильев В. Задающий генератор преобразователя напряжения // Радио. – 2006. – № 10. – С. 47.

Материалы по теме

1. Datasheet Intersil CA3140
2. Datasheet Texas Instruments CD4001B
3. Datasheet Texas Instruments CD40106B