Преобразователь постоянного напряжения

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликОпубликовано 15.08.82. Бюллетень30Дата опубликования описания 25.08.82 по делам иэобретеиий и открытий(72) Авторы изобретения В. Д. Гул ый и М. Е. АртеменкоКиевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 1Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения одного уровня в постоянное или переменное напряжение другого уровня с гальванической развязкой входных и выходных цепей.Известны преобразователи напряжения, состоящие из двухтактных транзисторных усилителей мощности с трансформаторным выходом и узла управления, вырабатывающего сигналы управления для транзисторов усилителя мощности. Узел управления таких преобразователей выполняется, как правило, на основе интегральных цифровых микросхем 1 и 2.Недостатком данных преобразователей является их низкая надежность функционирования при срывах в работе узла управления.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, который содержит систему управления, двухтактный усилитель мощности с трансформаторным выходом и устройство защиты, состоящее из датчика перегрузки, Ю-триггера и узла включения. При этом базовые цепи транзисторов усилителя мощности связаны с выходами узла управления через логические элементы И, а управляющие входы КЬ-триггера соединены с датчиком перегрузки и узлом включения. Вы ход КЯ-триггера связан со вторыми объединенными входами логических элементов И 3. Недостатком известного преобразователя является его низкая надежность функционирования вследствие того, что при срывах в работе системы управления, импульсы на выходе узла управления перестают быть периодическими и устанавливаются в состояние логической 1 на одном 15 выходе и логическим О на другом. Этоприводит к тому, что на базу одного транзистора усилителя мощности постоянно подается отпирающий сигнал, а на базу другого транзистора - запирающий. Так как индуктивное сопротивление первичной обмотки близко к нулю, в коллекторной цепи открытого транзистора протекает постоянный ток, величина которого ограничивается только активным сопротивлением первичной обмотки трансформатора. В результате, 95159515 20 25 30 35 40 45 50 55ранзисторы усилителя мощности выходят из строя вследствие токовых перегрузок.Целью изобретения является повышение надежности функционирования.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения, содержащий узел управления, парафазные выходы которого подключены к первым входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с базами силовых транзисторов усилителя мощности с трансформаторным выходом и датчиком тока перегрузки, при этом вторые входы логических элементов И объединены и подключены к выходу КЯ-триггера, Я-вход которого подключен к выходу узла включения, введены опорный генератор, счетчик импульсов, узел выделения кода, два узла выделения концов импульсов, сумматор и третий логический элемент И, выход которого подключен к К-входу ЙЯ-триггера, один из входов к датчику тока перегрузки, а другой - к выходу узла выделения кода, входы которого соединены с выходами счетчика, счетным входом подключенного к выходу опорного генератора, а установочным - к выходу сумматора, причем входы последнего через узлы выделения конца импульсов подключены к выходам узла управления.На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие принцип работы.Преобразователь содержит систему, управления 1, двухтактный усилитель мощности 2 на транзисторах 3 и 4 с выходным трансформатором 5, к средней точке первичной обмотки которого подключен источник питания, и блок защиты, состоящий из датчика перегрузки 6, ЙЗ-триггера 7 и узла включения 8, подключенного к -входу КЗ-триггера. Базовые цепи транзисторов через логическйе элементы И 9 и 10 соединены с выходами узла управления.К каждому выходу узла управления подключен один из узлов выделения концов импульсов 11 и 12, выполненные, например, на основе логических элементов И - НЕ и линии задержки. Вместо линии задержки могут использоваться несколько последовательно соединенных логических элементов, Выходы узлов выделения концов импульсов через сумматор 13, в качестве которого использован логический элемент И - НЕ, соединены с установочных входом счетчика импульсов 14, к счетному входу которого подключен опорный генератор 15. Выходы счетчика импульсов через узел выделения кода 16 на основе многовходового логического элемента И - НЕ соединены со входом третьего логического элемента И 17. К другому входу этого элемента подключен датчик перегрузки 6, а выход элемента И соединен с Й-входом К-триггера 7. Выход Й-Я-триггера 7 соединен с объединенными входами логических элементов И 9, 10. Датчик перегрузки 6 включен в цепь нагрузки и вырабатывает сигнал при превышении током нагрузки некоторой пороговой величины.Напряжение со вторичной обмотки трансформатора 5 в зависимости от мощности на- грузки может подаваться либо в базовые цепи транзисторов более мощных каскадов,либо использоваться непосредственно для получения постоянного или переменного напряжения необходимого уровня. В первом случае преобразователь является предусилителем для более мощных инверторов, во втором - устройством, обеспечивающим потребителя необходимым напряжением.Преобразователь работает следующим образом.Узел управления 1 вырабатывает две последовательности прямоугольных периодических импульсов с фазовым сдвигом в 180 (фиг. 2 а, б). Транзисторы 3 и 4, поочередно открываясь, подключают к источнику питания то одну, то другую первичные полуобмотки. В результате, на вторичной обмотке трансформатора 5 вырабатывается переменное прямоугольное напряжение необходимой величины. Узлы выделения концов импульсов 11 и 12 вырабатывают короткие импульсы с длительностью, равной времени задержки линии задержки (например 1 мкс), следующие непосредственно после окончания импульсов управления, С выхода сумматора 13 короткие положительные импульсы (фиг. 2 в) поступают на установочный вход счетчика 14 и обнуляют его. В нормальном режиме работы счетчик периодически подсчитывает некоторое число К импульсов, поступающих от опорного генератора (фиг. 2 г), и обнуляется. При этом код числа посчитанных импульсов не превышает код, на который настроен узел выделения кода 6. В это время на выходе К-Я-триггера 7 вырабатывается сигнал логической 1, разрешающий поступление импульсов управления на базы транзисторов 3 и 4. В это состояние триггер устанавливается устройством установки 8 непосредственно после включения преобразователя,При сбоях в работе узла управления 1, например при срыве колебаний задающего генератора узла управления,импульсы на выходе узла управления перестают быть периодическими (1 на одном выходе системы управления, О - на другом выходе) (фиг. 2 а, момент 1 о), узлы выделения концов импульсов 11 и 12 не вырабатывают обнуляющие импульсы и счетчик продолжает считать импульсы опорного генератора 15. При записи в счетчик кода, соответствующего И импульсам, на выходе узла выделения кода 16 появляется отрицательный импульс, который через элемент И 17 поступает на К-вход триггера 7. Триггер опро951595 формула изобретения 5кидывается и появившийся на его выходе сигнал логического О запирает логические элементы И 9 и 1 О, Напряжение на их выходах становится равным нулю и транзисторы 4 и 5 запираются. Таким образом, транзисторы усилителя мощности защищены от всех сбоев узла управления, после которых длительность управляющих импульсов становится больше наперед заданной.Введение в преобразователь дополнительного опорного генератора, счетчика импульсов, узлов выделения концов импульсов и сумматора выгодно отличает его от известных устройств, так как в нем кроме защиты от перегрузок в нагрузочной цепи осуществлена защита транзисторов усилителя мощности от различных сбоев системы управления, в результате которых длительность управляющих сигналов становится больше допустимой. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий узел управления, парафазные выходы которого подключены к первым входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с базами силовых транзисторов усилителя мощности с трансформаторным выходом и датчиком тока перегрузки, при этом вторыевходы логических элементов И объединеныи подключены к выходу К-Я-триггера, Ь -вход которого подключен к выходу узлавключения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования, введены опорный генератор, счетчикимпульсов, узел выделения кода, два узлавыделения концов импульсов, сумматор итретий логический элемент И, выход которого подключен к К-входу Ю-триггера, одиниз входов - к датчику тока перегрузки, адругой - к выходу узла выделения кода,входы которого соединены с выходамисчетчика, счетным входом подключенного квыходу опорного генератора, а установоч 15 ным - к выходу сумматора, причем входыпоследнего через узлы выделения концовимпульсов подключены к выходам узла управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США4150424,кл. Н 02 М 3/335, 199.2. Авторское свидетельство СССР752663, кл. Н 02 М 3/335, 1977.3. Руденко В. С. и др. Стабилизирован 25ный преобразователь напряжения, - Всб. Применение полупроводниковых приборов в преобразовательной технике. Вып, 1Чебоксары, ЧГУ, 1976, с. 86 - 93.Составитель И. Никитин Редактор А.Долинич Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга Заказ 5715/70 Тираж 721 Подлисное ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4