Рассмотрим работу реверсивного ШИП (рисунок 2,а). В этой схеме возможны несколько способов управления транзисторами.

 

а)                                                      б)

 

в)
Рисунок 2.  Схема ШИП - (а).      Эпюры напряжений и токов - (б,в)   

 

При симметричном управлении транзисторы в схеме отпираются попарно VT1 и VT2 или VT3 и VT4.
Когда отперты транзисторы VT1 и VT2 (интервал 0 ? t ? tи ) от источника питания потребляется энергия (рисунок 2,б ). При запирании транзисторов VT1, VT2 и отпирании VT3,VT4 (момент t = tи ) напряжение на активно-индуктивной нагрузке реверсируется, а ток нагрузки за счет ЭДС самоиндукции Е сохраняет свое прежнее направление, замыкаясь через диоды VD3,VD4 и источник питания.
Среднее значение напряжения на нагрузке

                                         ,                                             (1)

Если ШИП работает на противо – ЭДС (e), то есть на якорь ДПТ, то

 

                                           (2)

Простота реализации и отсутствие зоны нечувствительности в регулировочной характеристике являются преимуществами такого ШИП.
Недостатком Шип с симметричным управлением является знакопеременное напряжение, повышенный коэффициент пульсаций на нагрузке. Поэтому реверсивный ШИП с симметричным управлением применяется только в маломощных мехатронных системах.
При несимметричном управлении переключаются транзисторные ключи фазной группы VT1 и VT4 (или VT2 и VT3 при реверсе выходного напряжения) управляются в противофазе, а транзисторы другой фазы : VT2 постоянно отперт, другой VT3 – заперт. На нагрузке формируется напряжение, имеющее форму знакопостоянных импульсов. Если нагрузка ШИП активно –индуктивная, то на интервале 0 ? t ? tи ток потребляется от источника питания и протекает через транзисторы VT1 и VT2. Когда транзистор VT1 запирается (момент времени tи ), то ток нагрузки iи протекает через отпертый транзистор VT2 и обратный диод VD4 (интервал tи ? t ? Tk ).
Если нагрузкой является ДПТ, то при Uн > e энергия потребляется от источника питания. Ток нагрузки на интервале 0 ? t ? tи  через транзисторы VT1 и VT2, а на интервале tи ? t ? Tk  - через транзистор VT2 и обратный диод VD4. Если  = const, а скорость ДПТ изменяется, то для случая, когда       e >  , направление тока нагрузки изменится. Когда открыт транзистор VT4, электромагнитная энергия якоря накапливается под воздействием противо-ЭДС, и при запирании транзистора VT4 отдается в источник питания через диоды VD1 и VD2 (рисунок 2, в).
Режим переменных токов в нагрузке возможен при  : на интервале 0 ? t ? t1 ток протекает через обратные диоды VD1 и VD2; на интервале
t1 ? t ? tи – через транзисторы VT1 и VT2; на интервале t2 ? t ? t2 – через транзистор VT2 и обратный диод VD4; на интервале t2 ? t ? Tk – через транзистор VT4 и обратный диод VD2 (рисунок 2, в). Анализ временных диаграмм показывает, что при нагрузке с противо-ЭДС в режиме потребления наиболее загруженными являются транзисторы, а в режиме возврата энергии (рекуперации) – диоды. Коэффициент пульсации выходного напряжения при несимметричном управлении в два раза меньше, чем при симметричном управлении и равен :

                                                       (3)
При поочередном управлении в состоянии переключения находятся все четыре транзисторных ключа моста, однако частота переключения каждого из них в два раза меньше частоты напряжения на выходе. При одной  полярности выходного напряжения на нагрузке поочередно отпираются транзисторы VT1 и VT2 (транзисторы VT3 и VT4 при этом все время заперты). При обратной полярности выходного напряжения включаются транзисторы VT3 и VT4, а транзисторы VT1 и VT2 закрыты. При этом выходное напряжение имеет форму знакопостоянных импульсов (рисунок 7, в). При запирании транзистора VT1 (время tи ) ток нагрузки под действием ЭДС самоиндукции замыкается через транзистор VT2 и обратный диод VD4. На интервале          tи … Tк  выходное напряжение равно нулю, так как нагрузка шунтируется транзистором VT2 и диодом VD4.

         Рассмотренные способы управления транзисторами ШИП позволяют констатировать, что при симметричном и несимметричном управлениях наблюдается двухсторонний обмен энергией между источником питания и нагрузкой, а при поочередном управлении обмен энергией отсутствует.

         Управление ШИП осуществляется широтно-импульсным модулятором (ШИМ), где происходит преобразование непрерывного исходного сигнала в последовательность прямоугольных импульсов неизменной амплитуды и частоты, но переменной длительности, пропорциональной управляющему (входному) сигналу. ШИМ содержит задающий генератор опорного пилообразного напряжения, имеющий частоту fо = 1/ Tк . Опорное напряжение Uоп сравнивается (рисунок 3) с управляющим (входным) напряжением Uу . В момент равенства указанных напряжений устройством сравнения (компаратором на операционном усилителе) формируется управляющий импульс, переключающий транзисторные ключи. Такие устройства, реализующие ШИМ, называют модуляторами длительности импульсов (МДИ).

 

Рисунок 3