Стабилизированный конвертор

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТОР ктро= в тносится к э использовать ого электроп ия постоянно омощью транз Изобр технике системах для прео в переме инвертортение может вторич разова ный с в. тания о ток орны Известен стабилизированный конвертор, содержащий транзисторный усилитель мощности, входом соединенныйс выводом для подключения питающегоисточника, а выходом - через выпрямитель с фильтром - с выводом дляподключения нагрузки, к которомуподсоединен одним входом узел сравненият другим входом соединенный с формирователем пилообразного напряжения, а выходом - с одним входомформирователя управляющих импульсови включающий в себя конденсатор, соединенный с узлом его перезаряда иформирователем пилообразного напряжения11. Недостатком устройства являетсяотсутствие в полумостовом усилителемощности ограничения коллекторноготока силового транзистора при аварийном пробое перехода коллектор-эмит-тер или коллектор-база другого силового транзистора, В результате выходиз строя одного из транзисторовполумостового усилителямощности онеизбежно влечет за собой выход изстроя и другого транзистора.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являет"ся стабилизированный конвертор, со держащий полумостовой усилитель мощности на транзисторах, в управляю"щую цепь каждого из которых включентрансформатор тока с управляющей 20обмоткой, подключенной к дополнительному истонику питания через упправляющий транзистор и ограничительный резистор, трансформатор, первичная обмотка которого включена на25 зо 35 4 о 3 9вход усилителя мощности, а вторичная - через выпрямитель и выходнойфильтр соединена с выводами дляподключения нагрузки и блоком управления, соединенным с выходом узлазащиты и базами управляющих транзисторов, эмиттеры которых подключенык общей шине, датчик тока перегрузкивыполненный в виде двух трансформаторов тока, первичная обмотка каждого из которых включена последовательно с силовым транзистором, авторичная шунтирована балластным резистором и подключена к входу узлазащиты через первый диод и к базесоответствующего управляющего транзистора через второй диод и резистор 2,Недостатком известного инвертораявляется то, цто при пробое перехода коллектор-эмиттер одного из сиЛовых транзисторов полумостового усилителя мощности второй транзисторначинает переключаться с амплитудойколлекторного тока меньшей порога. срабатывания узла защиты с частотойв несколько раз превышающей рабочуючастоту инвертора. В результате транзистор быстро выходит из строя из-затеплового пробоя.Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения временивосстановления стабилизированногоКонвертора с полумостовым усилителем мощности за счет предотвращениявыхода из строя одного из его сило-.вых транзисторов при пробое переходаколлектор-эмиттер или коллектор-базаего другого силового транзистора.Указанная цель достигается тем,что в стабилизированный конверторвведены узел плавного запуска, пусковой транзистор, интегрирующая цепьи компаратор, выход которого соединен с блоком управления, а входподключен между выходным фильтроми выходом интегрирующей цепи, входом соединенной с блоком управленияи коллектором пускового транзистора,эмиттер которого подключен к общейшине, а база соединена с выходомузла плавного запуска.На чертеже представлена принципиальная электрическая .схема стабилизированного конвертора.Стабилизированный конвертор содержит усилитель мощности 1 с силовыми транзисторами 2 и 3, управляемыми с помощью трансформаторов тоака ч и 5 Управляющие обмотки 6 и 7 трансФорматоров тока ч и 5 соответственно подключены через ограничительные резисторы 8 и 9 и управляю-, щие транзисторы 10 и 11 к дополнительному источнику питания 12. Базы управляющих транзисторов 10 и 11 подключены к выходам блока управления 13, Первичная обмотка выходного трансформатора 11 включена на выход усилителя мощности 1, а вторицнаяцерез выпрямитель 15 и выходнойфильтр 16 соединена с выводами дляподключения нагрузки и блоком управления 13, соединенного с выходом узла защиты 17 и коллектором пускового транзистора 18, база которогосоединена с узлом 19 плавного запуска. Датчик тока перегрузки выполненна двух трансформаторах тока 20 и 21,первичные обмотки которых включеныпоследовательно с силовыми, транзисторами 2 и 3 соответственнЬ, а вторичные обмотки шунтированы балластными резисторами 22 и 23 и подключены к входу узла защиты 17 черездиоды 2 ч и 25 и к базам управляющихтранзисторов 10 и 11 через последовательные цепи, диод .26, резистор27 и диод 28, резистор 29 соответственно. Выход компаратора 30 соединен с блоком управления, вход Ачерез резистивный делитель напряжения соединен с выходом фильтром,а вход Б подключен к выходу интегрирующей цепи 31, вход которойсоединен с коллектором пусковоготранзистора 18, В качестве компаратора может быть использован такжетранзистор и-р-и типа, эмиттер которого соединяется с выходным фильтром, база - с выходом интегрирующейцепи, а коллектор - с блоком управления. Стабилизированный конвертор работает следующим образом, Пусть сигналами с выходов блока управления 13 управляющий транзистор10 закрыт, а транзистор 11 открыт. 5 о При этом силовой транзистор 2 открыт, а транзистор 3 закрыт. Коллек- торный ток транзистора 2 протекает по первичной обмотке трансформатора тока 20 и на резисторе 22, шунтирую;щем его вторичную обмотку, возникаетнапряжение, воздействующее через диод 28 и резистор 29 на базу управляющего транзистора 11. В результате5 1 О 5 20 25 30 35 ю 4550 55 5 98 транзистор 11 остается открытым, а силовой транзистор 3 закрыт независимо от уровня сигнала, поступающего на базу транзистора 11 с блокауправления 13 до тех пор, пока протекает ток в коллекторной цепи силового транзистора 2.Отпирание управляющего транзистора 10 сигналом блока управления 13 создает ток в управляющей обмотке .6 трансформатора тока 4, в результате чего. базовая цепь силового транзистора 2 обесточивается и начинается спад его коллекторного тока, Уменьшается уровень напряжения. на резис торе 22 датчика тока перегрузки и ток, протекающий через диод 28 и резистор 29 в базу управляющего транзистора 11, становится недостаточным для поддержания последнего в открытом состоянии. После этого создается возможность отпирания силового транзистора 3. Аналогично работает второе плечо стабилизированного конвертора.Рассмотренное воздействие выходных сигналов датчика тока перегрузки на базовые цепи управляющих транзисторов 10 и 11 обеспечивает отсутствие сквозных токов через силовые транзисторы 2 и 3.Сигналы с выходов датчика тока перегрузки через диоды 24 и 25 поступают на вход узла защиты 17. Если при перегрузке они превышают задан.ный уровень, с выхода узла защиты 17 на блок управления 13 поступает сигнал, блокирующий переключение силовых транзисторов,При включении стабилизированного конвертора узел плавного запуска 19 обеспечивает работу пускового тран- зистора 18 с медленно уменьшающейся скважностью. После окончания пускового процесса транзистор 18 запирается и в дальнейшем не оказывает . влияния на установившийся режим работы конвертора. В результате воздействия транзистора 18 на блок управления 13 при включении импульсы тока силовых транзисторов 2 и 3 нарастают плавно, не превышая нормальное рабочее значение. Обеспечивается одновременно плавное нарастание выходного напряжения стабилизированногоконвертора.При включении импульсы коллектор- ного напряжения пускового транзистора 18 интегрируются интегрирующейцепью 31 и поступают на вход Б ком 36886 паратора 30, на вход А которого поступает выходное напряжение стабилизированного, конвертора непосред" ственно или через резистивный делитель напряжения. Параметры интегрирующей цепи 31 обеспечивают некоторую задержку нарастания напряжения на входе Б по отношению к напряжению на входе А компаратора, После окончания пускового процесса напряжение на входе А компаратора превышает напряжение на входе Б. Таким образом, как при включении, так и в установившемся режиме напряжение на входе Б меньше напряжения на входе А и на выходе компаратора устанавливается уровень сигнала, не оказывающий влияния на работу конвертора.Предположим, что в момент, когда открыт силовой транзистор 2, происходит пробой его перехода коллектор-эмиттер. При этом начинается заряд нижнего и разряд верхнего конденсатора емкостного Делителя усилителя мощности через первичную обмотку выходного трансформатора 14. Через первичную обмотку трансформатора тока 20 течет ток и пропорциональноеему напряжение на резисторе 22 может быть ниже порога срабатывания узла защиты 17. Это напряжение через диод 28 и резистор 29 создает ток.в базеуправляющего транзистора 11, предот- . вращая возможность его запирания, и,как следствие, отпирание силовоготранзистора 3. Одновременно происходит снижение выходного напряженияконвертора, При уменьшении зарядноготока в первичной обмотке трансформатора тока 20 снижается напряжение нарезисторе 22 до уровня, недостаточ -ного для поддержания транзистора 11в открытом состоянии током, поступающим в базу через диод 28 и резистор 29. Транзистор 11 запирается, обуславливая отпирание силового транзистора 3, Поскольку транзистор 2пробит, нарастающий коллекторныйток транзистора 3 протекает черезпервичную обмотку трансформаторатока 20. На резисторе 22, шунтирую"щем его вторичную обмотку, сновапоявляется напряжения, создающееток в цепи: диод 28, резистор 29,переход база-эмиттер транзистора11, Последний снова открывается,обусловливая запирание силовоготранзистора 3, Может иметь место несколько переключений тран 7 98 зистора 3 с высокой частотой, превышающей в несколько раз рабочую частоту конвертора. При этом ток в первичных обмотках трансформаторов тока 20 и 21 недостаточен для возрастания выходного сигнала датчика тока перегрузки до уровня срабатывания узла защиты 17 от перегрузок. Продолжительность режима работы силового транзситора 3 с повышенной частотой и ограниченной амплитудой коллекторного тока определяется временем спада выходного напряжения конвертора до уровня, когда напряжение на входе А компаратора 30 становится ниже напряжения на его входе Б, вследствие чего выходной сигнал компаратора изменяет свой уровень и через блок управления 13 блокирует переключение силового транзистора 3. Аналогично работает устройство при пробое силового транзистора 3.Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить надежность стабилизированного конвертора с полумостовым усилителем мощности, силовые транзисторы которого управляются от индивидуальных трансформаторов. тока путем уменьшения его времени восстановления за счет предотвращения выхода из строя одного из его силовых транзисторов при пробое перехода коллектор-эмиттер его другого силового транзистора. 3688 8трансформатор тока с управляющейобмоткой, подключенной к дополнительному источнику питания через управляющий транзистор и ограничитель ный резистор, трансформатор, первичная обмотка которого включена навыход усилителя мощности, а вторичная - через выпрямитель и выходнойфильтр соединена с выводами дляподключения нагрузки и блоком управления, соединенным с выходом узлазащиты и базами управляющих транзисторов, эмиттеры которых подключенык общей шине, датчик тока перегрузки,выполненный в виде двух трансформато."ров тока, первичная обмотка каждогоиз которых включена последовательнос силовым транзистором, а вторичнаяшунтирована балластным резистором 20 и подключена к входу узла защитычерез первый диод и к базе соответствующего управляющего транзисторачерез второй диод и резистЬр, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности, в неговведены узел плавного запуска, пусковой транзистор, интегрирующая цепь .икомпаратор, выход которого соединенс блоком управпения, а вход подклю чен между выходным фильтром и выходом интегрирующей цепи, входомсоединенной с блоком управления иколлектором пускового транзистора,эмиттер которого подключен к общей у шине, а база соединена с выходомузла плавного запуска.формула изобретения Стабилизированный конвертор, содержащий полумостовой усилитель мощности на транзисторах, в управляющую цепь каждого из которых включен Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 40 1, Авторское свидетельство СССР В 593836, кл. Н 02 И 7/537, 1976 2. Авторское свидетельство СССР Р 81795, кл. Н 02 М 7/537, 1979983688 + Мсное ВНИИПИ Заказ 9923/58 Тираж 91илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектн