Устройство для управления транзисторным преобразователем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) ЯО (и) 51)5 Н 02 М 7/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТ бювецоче 51 ьскити де ми не ни ратор входо 976.ССР1985 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР(21) 4211850/24-0722) 17.03,87146) 30.01,90, Ьюл. г 471) Специальное конструкторсро техники морских геологоразных работ и Научно-исследоватинститут часовой нромьшшеннос(56) Авторское свидетельствоР 77 1846, кл. Н 02 М 7/12, 1Авторское свидетельство СР 1249663, кл. Н 02 И 1/08,(54) УСТРОЙСТВО ДЯ УПРАВЕШИ ТРАНЗИСТОРНЫ П 1 ЕОН 1 АЗО 1 АТЕ 31 ЕГ(57) Изобретение относится к электротехнике. ель изобретения - повышенинадежности и расширение функционяль 2ных возможностей, Устройство содержит импульсный генератор 1, источник 2 управляюцего напряжения, компаратор 3, интегратор 4,. состояший из резистора 5 и накопительного коннсатора 6, зашунтированного ключа 7 и 8. Бхоц интегратора 4 соедин с датчиками 9 выходного нанряжея преобразователя, а выход компая 3 соединен с ключом 7 и нервылм первого элемента И 10, выход которого подключен к К-входу Р 8-триггера 11. Устройство содержит также элементы Ш 1 И-Н 1. 12 и 13, И,Р-цепочки 14, 17, 18, элементы И 15 и 16, Т-триггер 19. Устройство автоматически переходит из режима стабилизации напряжения в режим ограничения предельных углов регулирования. 2 ил.1539932 Изобретение относится к э.ектртехнике и может бъщь еСпользовяно встабилизированных источниках питания.Цель изобретения - увеличение ца 5дежностп и расширение области применения устройства цпя управления.Ия циг, 1 показана принципиальнаясхема устройства; ця фиг, , - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство содержит импупьсцыйгенератор 1, источник 2 уирявпяюще онапряжения, компярятор 3, оиц входкотороГО подключРн к Выходу источпика 2, я второй вход соецицен с Выходом интегратора 4, состоящего иэ резистора 5 и някоиитепьно О конденсатора 6, зяшунтировяцногключами 7и 8. Вхоц интегратора 4 соединен сдатчиками 9 ВыхОднОГО цспряжРция прРобразовятепя, я Выхо 1 компярятора 3,а второй вход соеицец с инверснымвыходом импульсного генератора 1и первыми Вхоцями элементов 1 ШЕ-НЕ 12и 13, Выход элемента ШП 1-НЕ 13 под-.ключен к управляющему входу ключа 8.Второй вход эРлецтя 1 ЬП 1-11 Е 13 соеци 30нен с ВыхоОм эемеета ШП 1-11 Е 12 и8-входом 1-триггера 11, Выход которого через 101)-цепочку 14 задержкисоединен с вторым Входом элемента1 БП 1-НЕ 12 и неосредственно - с первыми входами второго и третьРго элементов И 15 и 16, вторые Вхцы которых через вторую и третью ЕЖ в цепочки 17 и 18 зяцРржки НОдкпючецы кпрямому и инверсному Выходам Т-триггера 19, вхоц которого соединен с40прямым выходом импульсного гецерятра 1.Двухтяктный транзисторный преобразователь может быть выполнен напри 45мер, 1 о полумостовой схеме, включающей в себя источник 20 питания, конденсаторы 21 делителя напряжения, силовой трансформатор 22, к вторичнойобмотке которого подключена нагрузка 23, диоцы 24 обратного тока, силовые транзисторы 25 и усилители 26мощности для управления силовымитранзисторами, ном состоянии, переводит его в состояУстройство работает следующим об 55разом,ЗЯ 1 Яяи Генератор 1 вырабатываетДВР ВЗЯИМП ЕИБРСЕЫР 1 ОСПЕДОВЯТРЬности илпу. РВ. 11 рямяя послРДОВЯтепьность импуьсов (диаграмма 27 нафиг. 2) иступает ця счетнъй вход Т-триРря 19, ВызыВяя ДВР противоАязцые последовательности импульсовня прямом и инверсном выходах Т-тригГеров. 11 рходя через 1 К 1)-цепочки 17и 18 задержки, преобразованные импульсы ,диаграммы 28 и 29, фиг, 2)поступают кяже ня оцин из вхоОвэРменЕОВ 11 15 и 16. Таким образом,В кж/ый ммРцт ВрРмРни сиГня 31 на ВыхоР мжРт быть только у ОдноО иээлементов И 15 и 16, За счет цепочек1 и 18 з и ржки в ечеееР Временис, (Иреллеы 28 и 29, Ае 1, 2) сигня Ня выходе элементов 11 1 э и 16 появиться пе мжет нез;Впсимо От сицала ця цру 1 ом Входе э ментов Е 15и 16, Зто исключРз воз 11 жнсть воэНИКНОВРНИЯ СКВОЗНЫХ ТОКОВ В ЦВУХТЯКТ ных иреобрязовятепях.11 ыхоццые си Нп эРментов И 1 э и 16 (ц рялмъ 37 и 38, Лиг. 2), постуяя через усилители 26 мощности ня сиОные тряцзисторы 25 (токи бяз транзистори 25 оказаны ня ИЕГраммах 39 и 40, фи . 2), управаеюэ ряботой иреобрязовтея. 11 б.Ъыее Вияние на рябту иребряэоЯзепя окязывяют инерционные свойствя сеОвых трянзисто ров, ирячяю 11 еся в задержке выключенияцебхоИлОй цпя ряссясыва- НИЯ . ИЭГЕ точного ЗЯРяца в базе. Поэтом ч слвием отс тствпя сквозных токов в пр 1 брязовятее является вырал лжение )1, которое Р Ко Выполняется дпя всех режимов работы иреобрязоВятея.Устройство может работать в двух различных режимах в зависимости от величины входного напряжения, 1 яссмотрим случай, когда величина входного напряжения меньше нижнего уровня диапазона допустимых величин входных напряжений, например, при пускР преобразователя, Импуьс с второго Выходя задающего генератора 1 (диаграмма 30, Лиг. 2) через элемент ШП 1- НЕ 12 поступает ця 5-Вход 1 Б-триггера 11 и,. если он находится в сброшенние с Высоким потенциалом ня выходе (,иягрямля 34 Аиг. 2),Высокий потенциал с выхода КБ-триггера поступает ця входы элементов И 15 и 16, поэтол 1 ня выходе одного из них, например 15 (ппя гралла 37,Лиг.2), появляется сигнал, вызывающийимпульс напряжения, что привоцит кразряцу конденсатора 6 и поступлениюимпульса на К-вход ЙБ-триггера 11, 40 так как на другом входе элемента И 10в этом время присутствует положительный потенциал. Триггер 11 переходитв состояние с нулевым потенциалом навыходе 1,диаграмма 34, фиг. 2), запре щая прохождение сигнала на выходахэлементов И 15 и 16 (диаграмма 37,фиг. 2), что приводит к выключению. работавыего силового транзистора(диаграмма 39 тока базы, фиг. 2).ЧРРРЗ нРкотОРОР вРемЯ 11 ОПРРДРлЯРмое временем рассасывания избыточногозаряда в базе, в момент времени Е:4падает до нуля напряжение на вторичной обмотке силового трансформатора 55(диаграмма 41, фиг. 2) и на выходей едатчика выходного напряжения преобразователя (диаграмма 31, Фиг. 2). Заэто время до момента е напряжениена конденсаторе 6 интегратора 4 успе 1539 ток базы силового Франзистора 25 (диаграмма 39, фиг. 2) и появление напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора 22 (диаграмма 41, фиг. 2), а следовательно, и напряжение Б на выходе датчика 9 выходного напряжения преобразователя (диаерамма 31, фие. 2).Напряжение Б, поступая на вход интегратора 4, начинает заряжать накопительный конденсатор 6. Напряжение на конденсаторе (диаграмма 32, фиг. 2) до момента временивозрастает до величины меньыей, чем опорное напряжение 1 источника управляющего напряжения, Поэтому компаратор 3 остается в состоянии с нулевым потенциалом на выходе и сигнал на включение ключа 7 для разряда конденсатора 6 в этом полунериоце не поступает,В извРстном 5 стройстве такая ситуация приводит к аварии преобразователя, так как конденсатор 6 продолжает заряжаться цо тех 11 ор, пока напряжение на нем не достигнет величины управляющего напряжения Ч . Этот момент времени неконтролируем, и это, как правило, приводит к несимметричному режиму перемагничивания силового трансформатора.В момент времени , с инверсного выхода импульсного генератора 1 (диаграмма 30, фиг. 2) на один вход элемента Ш 1-Е 13 11 оступает в вице импульса низкий потенциал от задающего генератора, а с выхода элемента ШИНЕ 12 на другой вход - также низкий потенциал, так как с выхода КБ-триггера 11 на входе элемента ИПИ-НЕ 12 присутствует (диаграмма 35, фиг.2) высокий потенциал. Поэтому с выхода элемента ШИ-НЕ 13 на вход ключа 8 поступает положительный импульс (диаграмма 33, фиг. 2), вследствие чего в момент времени г. происходит разряд конденсатора 6 (диаграмма 32, Фиг.2), Таким образом, в следующем полупериоде заряд накопительного конденсатора 6 начинается с нулевого значения,Если среднее значение выходного напряжения преобразователя в следующем полупериоде опять меньше установленной величины, заданной величиной управляющего напряжения О, то выключение силового транзистора 25 (диаграммы 40 и 41) и разряд конденсатора 6 (диаграмма 32, фиг. 2) опять происходят в момент (й ) поступления 5 10 15 20 25 30 35 ОчРрРдн 0 ГО импу 11 ьс а з 11 це 110111 Р 1 О гее 1 Р р 11 тора (циа 1 раммы 27 и 30) . При этом т-триггер 19 11 ерехоцит в другое устойчивое состояние, переводя сие 111111 управления силовым транзистором с выхода элемента И 15 на вхоц элемента И 16 (диаграмма 39, фиг. 2). Такиле образом, если входное напряжение не достаточно цля того, чтобы обеспече 1 еь необхоцимую величину среднего значе- ниЯ Выхоеного е 1 апрЯжРе 1 иЯ 11 реобразователя, силовые транзисторы переключаются с мяксималье 1 ым коэффиЕеЕРнтом заполнения импульса, включаясь с минимальной задержкой, необхоцимой цля исключения сквозных токов преобразователя, а накопительный ко 11 генсатор 6 разряжается в моменты поступления импульсов задающего генератора 1,Если величина вхоце 1 ого напряжения становится больые еее 111 имяльного уровня, при котором уже возможно получение номинально 1 О значения выходного напряжения преобразователя, вступает в работу система стабилизации среднего значения выходного напряжения. На фиг. 2 начиная с третьего полупериоца заряд конденсатора 6 интегратора 4 цо величины управляющеЕо напряжения 0 происходит раньые, чем наступит слецуюший импульс импульсного генератора, Например, в момент (диаграмма 32, фиг. 2) с выхоца компаратора 3 на вход ключа 7 и вход элемента И 10 поступает положительныйвает возрасти до некоторой величины,которая сохраняется на нем до начала заряда в следующем полупериоде,внося поправку в систему стабилиза-.5ции, учитывающую инерционные свойства транзисторов,Следующий импульс 27 с прямоговыхода задающего генератора 1 приводит триггер 19 в другое устойчивоесостояние, поэтому через времяк передаче сигнала включения на силовой транзистор будет готов сноваэлемент И 15, Одновременно импульсЗр с второго выхода задающего генератора 1 проходит через элемент ШП 1-НЕ12 диаграмма 36, Аиг,2), так как напряжение 35 на выходе цепочки 14 задержки, поступающее с выхода КЫ-триггера 11 (диаграмма 34) с задержкой,некоторое время меньше нижнего уровня логического нуляИмпульс 36, поступающий на Б-вход триггера 11, переводит его в состояние с высокимпотенциалом, разрешая прохождение 25сигнала включения силовово транзистора через элементы И 15 и 16. Это приводит к включению в момент С, силового транзистора и появлению напряжения на выходах преобразователя и датчика выходного напряжения. Затем процесс повторяется, приводя к выключению силового транзистора в моментС через время Г после срабатывания7компаратора 3 в,момент. Таким оЬразом осуществляется точная стаЬилизация выходного напряжения на заданном уровне.В устройстве осуществляется автоматическое включение и отключениесистемы стабилизации выходного напряжения преобразователя при переходевходного напряжения через границудиапазона минимально допустимых входных напряжений без применения измерителя мгновенных значений входного напряжения. Это обеспечивает увеличениефункциональной надежности устройствапри работе в переходных режимах ирасширение его функциональных возможностей по сравнению с известным устройством, так как появляется возмож-ность управления .двухтактным преобразователем, исключив возможность возникновения сквозных токов силовыхтранзисторов. Предлагаемое техническое решениеобеспечивает увеличение надежности работы устройства в переходных режимах,а также упрощение и уменьшение трудоемкости первоначальной отладки преобразователя, так как имеется возможность плавного увеличения входногонапряжения при ненастроенной системестабилизации и даже при неисправностях в петле обратной связи системыстабилизации,Ф о р м у л а изобретенияУстройство для управления транзисторным преобразователем, содержащее импульсный генератор, компаратор,первый вход которого подключен к выходу источника управляющего напряжения, второй вход соединен с выходоминтегратора, накопительный элементкоторого шунтировян ключом, выход соединен с управляющим входом ключа,вход интегратора соединен с выходомдатчика выходного напряжения преобра-зователя, 1 Б-триггер, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыыения надежности и расыирения областииспользования, оно снабжено Т-триггером, двумя элементами И, тремя элементами задержки, элементом Ш 1 И, двумя элементами Ш 1 ИЕ и вторым ключом,шунтирующим накопительный элемент интегратора, причем управляющий входвторогоключа соединен с выходом первого элемента Ш 1 ИЕ, первый входкоторого соединен с инверсным выходом импульсного генератора и первымивходами второго элемента ШП 1-НЕ ипервого элемента 11, второй вход которого соединен с выходом компаратора,выход - с Й-входом НБ-триггера, второй вход первого элемента ШП 1-НЕ соединен с выходом второго элементаШП 1-НК и Ы-входом 1 Б-триггера, выходкоторого соединен с первыми входамивторого и третьего элементов Шй ичерез первый элемент задержки с вторым входом второго элемента ШП 1-НЕ,вторые входы второго и третьего элементов И через второй и третий элементы задержки соединены с прямьми инверсным выходами Т-триггера, выходы предназначены для подключениягранзисторов преобразователя, выходТ-триггера подключен к прямому выходу импульсного генератора.иям при ГКНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 22 ВНИИПИ Г Тираж 487 Подписноеударственного комитета по изобретениям и открь 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.