Устройство для управления транзисторным инвертором

пьтем по та г:",чаФ ,;, 1.,;К(и)767937 ОП ИСАНИЕ ИЗЬБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУео делан изобретений и открытийДата опубликования описания 09,10.80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫМ ИНВЕРТОРОМ1Изобретение относится к электротехнике, н в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в устройствах управления, формирующих модулированные по ширине сигналы (ШИМ) для ключевых вторичных источников питания (ВИП).Известны устройства управления, формирующие сигналы с шин для управления . силовыми ключевыми приборами, содержащие задающий генератор (ЗГ), генератор пилообразного напряжения (ГПН), 10 компаратор напряжения, импульсный усилитель и усилитель обратной связиОднако два отдельных ГПН требуют идентичности параметров резисторов, конденсаторов, диодов с тем, чтобы в результате формирования ШИМ-сигнала получить строго одинаковую длительность в обоих полупериодах выходного напряжения; кроме того, в случае превышения сигнала управления над амплитудой пилы ГПН, компаратор не переключается и го выходной триггер формирует постоянное напряжение, а не импульсное.- Введение ограничения максимальиого и минимального коэффициентов заполне 2ния ШИМ-сигнала возможно путем стабилизации предельных значений сигнала управления и амплитуды пилы ГПН, что приводитк значительномуусложнению схемы.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для унравления переключательным источником питания, содержащее ГПН, компаратор времени паузы, триггер, четыре логические схемы, два импульсных усилителя. На входы компаратора подаются сигналы с ГПН; содержащего отдельный выход на триггер, и управляющее напряжение, Ве- . личина управляющего напряжения задает длительность импульса, т, е, коэффициент заполнения периода выходного сигнала компаратора, С помощью четырех схем типа И, компаратора и триггера вырабатываются две импульсные последовательности, смещенные по фазе одна относительно друной на 180. Эти последовательности нс. пользуются для управления силовыми ключами иивертора. Компаратор времени пау зы обеспечивает ограничение максимального значения коэффициента заполнения периода, т, е. формирует обязательную3паузу в работе силовых ключей, необходимую для рассасывания носителей зарядов в базах, а также для исключения бвозных"токов в инверторах . напряже.ния 12.Недостатком известного устройства уп-" " райлеййя является сложность схемы ограничения из-за введения дополнительно"го" коМпаратора времени паузы и четырех логических схем И, с помощью которых происходит сложение сигнала с ком- -паратора и сигнала с комйаратора паузы.Другой существенный недостаток устройства" заключается в отсутствии ограниченйя минимального значения коэффициента заполнения. Как известно, в высокочастот ных ийверторах, содержащих силовой трансфорМатор, гри переходных процессах управляющий сигнал может принимать пре-дельные значения, при этом возможно пропадание импульса управления в одном илинескольких полупериодах напряжения.С другой стороны. применение автоматической защиты по току силовых транзисторов инвертора также может привестиквозникновению предельного сигнала, подаваемого на компаратор. В результате" нарушается симметричный режим перемагничивания сердечника силового трансформатора, возникает его подмагничивание, что приводит к перегрузке, вйлоть до вы- хода из строя силовых ключей инвертора, Кроме того, несимметричный режим пере" - магничивания резко ухудшает качество выходного напряжения стабилизатора, появляются колебания напряжения и значитель" йые - йнзкочастотнйесоставляющие пульсации. Если сигнал формируется путем гео""метрйческого сложения переменных напрякений ведущего и ведомого генераторов, ричем ведомый запускается сигналом с 1 омпаратора, то при отсутствии ограничения один из генераторов вообще не работает.Цель изобретения - повышение надежности устройства.Поставленйая цель достиается тем, чтоустройство для управления инвертором, содержащее задающий генератор, соединенный со входом."генератора . пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход ЮЙОрбто подключен к выходуисточникй сигнала управления, а выход, через импульсйый усилитель - к входу первого триггера, снабжейб" узлом" задержки, вто.""рым"триггером; - двумя последовательнымиЯС=цепяйи; диодом," двумя" усилителями и "двуйя-узламисложения, причем выход эадающегогенератора соедийен со входом узла задержки и через первую последо-.- вательную ЙС-цепь" и диод с вторым вхо"дом компаратора, выход генератора пило, образного напряжения через вторую последовательную КС-цепь соединен с входоМ импульсного усилителя, выход узла задержки подключен к входу второго триггера,а выходы обоих триггеров соединены с выходами соответствующих усилителей, первые выходы которых соединены с входамипервого узла сложения, а вторые выходы - с входами второго узла сложения,На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства управления инвертором; на фиг. 2 - диаграммы, поясняюще щие принцип работы устройства управления инвертором.Устройство управления содержит задающий генератор 1, узел 2 задержки, генератор 3 пилообразного напряжения, усилитель 4, используемый в качестве ис-, .точника сигнала управления, компаратор 5,первую КС-цепь 6, вторую КС-цепь 7, импульсный усилитель 8, первый и второй триггеры 9 и 10, первый н второй усилители 11и 12, узлы 13 и 14 сложения, каждый из36 которых соедйнен с соответствующими силовыми ключами 5 и 6. Первая йС-цепьсодержит резистор 7, конденсатор 18, диод 19. Вторая КС-цепь содержит резистор 20и конденсатор 2. Устройство управления инвертором работает следующим образом.Задающий генератор 1 формирует последовательность импульсов прямоугольной формы (фиг. 2 а). Напряжение с егозф выхода подается на узел 2 задержки, который формирует для запуска триггера 9прямоугольнйе импульсы длительностью г(фиг. 2 .в). Сигнал с узла 1 поступаеттакже на дифференцирующую КС-цепь 6.С выхода дифференцирующей цепи 6положительный импульс (фиг. 2 г), соответствующий по времени положительному фронту импульсов узла 1, через диод"а 19 подается на один из входов компаратора 5, - где суммируется с выходнымнапряжением усилителя 4 (фиг. 2 д),На другой вход компаратора подается напряжение (фиг. 2 е) с выхода узла 3.45Коэффйцйеит"заполнения периода сигналаопределяется, выходнымнапряжением усилителя 4. Напряжение на входе импульсного усилителя 8 сигналов представляетсобой (фиг. 2 и) сумму напряжения свыхода компаратора (фиг. 2 ж) и импульсе са напряжения на резисторе 20 (фиг. 2 з).Выходной сигнал (фиг, 2 к) усилителя 8запускает триггер 10, работающий в счетном режиме. Выходные йапряжения (фиг. 2 л)с двух плеч триггера 10 сдвинуты по вреЛмени относительно выходного напряжения (фиг. 2 в) триггера 9.Триггеры 9 и 10 управляют работой усилителей 11 и 12, нагрузкой которых являются схемы 13 и 14 сложения сигналов; соединенные с соответствующими силовыми ключами 15 и 16.Сигнал на базе транзисторов 15 и 16, получающийся в результате сложения сигналов усилителей 11 и 2, условно может быть представлен диаграммой (фиг. 2 м, н) .Г 1 ри переходных процессах, когда выходное напряжение усилителя 4 меньше нулевого уровня напряжения с генератора 3 (интервал 1 а на фиг, 2), скачкообразное изменение выходного сигнала компаратора 5 происходит за счет того, чм 10 амплитуда положительного импульса, подаваемого с дифференцирующей цепи 6 на вход компаратора 5, превышает на начальном . участке линейнонарастающее напряжение, поступающее с генератора 3, выходные сигналы триггера 10 в этом случае имеют наименьший временной сдвиг относительно выходных сигналов триггера 9, сигнал управления силовыми ключами 15 и 16, - максимальное значение коэффициента заполнения периода (фиг. 2 м, 2 н),1 36 Предлагаемое устройство упрощает схе. му ограничения максимального значения сигнала (отсутствует дополнительный компаратор) и вводит обязательное ограничение наименьшего значения коэффициента При выходном напряжении усилителя 4, превышающем амплитуду пилообразного напряжения . (интервал 1 зна фиг. 2), выходной сигнал компаратора 5 (фиг, 2 ж) не изменяется. Однако переключение транзистора усилителя 8 происходит за счет запирания его током разряда конденсатора 21 через открывающий транзистор генератора 3. Выходные сигналы триггера 10 при этом имеют максимально возможный временной сдвиг относительно выходных сигналов триггера 9, а сигнал управления силовыми ключами 15 и 6 - минимальное значение коэффициента заполнения периода (фиг. 2 м, н). зТаким образом, ограничение максимального и минимального значений величины коэффициента заполнения периода сигнала осуществляется с помощью узла 2 задержки, который на время т сдвигает запуск 4 о триггера 9 и, соответственно, сигнал на выходе усилителя 1 относительно сигналов с генератора 3, цепи 6, напряжение с которой подается на один; из входов компаратора 5, ицепи 7, связывающей транзистор генератора 3 и транзистор фф импульсного усилителя 8. заполнения периода сигнала для управле. ния силовыми ключами, повышает надежность, связанную с независимостью максимального значения коэффициента запол. яения периода сигнала Ът амплитуды пилообразного напряжения. В качестве усилителей сигналов с триггеров могут бытьиспользованы схемы с генераторами. имеюшими трансформатор, причем коммутация транзисторов двухтактных генераторов гарантируется при любом сигнале, управления и практически не зависит от амплитуды пилы ГПН. Как известно,в ВИП с бестрансформаторным выходом наличие трансформаторной развязки в цепях управления силовыми ключами инвертора обязательно.Формула изобретенияУстройство для управления транзисторным инвертором, содержащее задающийгенератор, соединенный со входом генератора пилообразного напряжения, выходкоторого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу источника сигнала управления, а выход через импульсный усилитель - к входу первого триггера, отличаюиееся тем, что, с целью повышениянадежности, оно снабжено узлом задержки, вторым триггером, двумя последовательными КС-цепями, диодом, двумя усилителями и двумя узлами сложения, причем выход задающего генератора соеди-,нен со входом узла задержки и черезпервую последовательную КС-цепь и диодс вторым входом компаратора, выход генератора пилообразного напряжения черезвторую последовательную КС-цепь соединен с входом импульсного усилителя, выход узла задержки подключен к входувторого триггера, а выходы обоих триггеров соединены с входами соответствующих усилителей, первые выходы которыхсоединены с входами первого узла сложения, а вторые выходы - с входамивторого узла сложения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Брунштейн. Фазовращатель, состоящий из удвоителя частоты и триггераМ, Электроника, 1976, Мо 21.2. Верцберг Кейв. Управление переключательными источниками питания с помощью БИС, М., Электроника 1977,Юо 7, с. 51 57.Составителкина Теехред К. 111Тинаж 783ИПИ Государственногоно делам изобретенийМосква, Ж - Зб, РаушППП Патент, г; Ужгоро113036Филиал Редактор И. НанЗаказ 7028/22ВН ь В, Мироновуфрич Корректор М. ВПодписноекомитета СССРи открытийская наб д. 4/бд, ул. Проектная 4