Устройство для защиты преобразователя

(19) О 1) 51) КА а, второй 7 ф личаю лью повышени личения чувс(088.8)свидетельство СССРН 7/10, 1979.идетельство СССР2 Н 7/12, 1983. ены третиинтегрирующа ывод перво с шинои нулта И-НЕ, пр ова ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, выполненного на двухтранзисторах, эмиттеры которых соединены с первым выводом источника питания, коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки трансформатора, средним выводом соединенной с вторым выводом источника питания, а базы связаны с выходами задающего генератора, содержащее два элемента И, первые входы которых предназначены для подключения к выходамзадающего генератора, выходы - к,базам соответствующих транзисторов, авторые входы соединены с первыми выводами первого резистора и конденсарезистор и диод, о т - е с я тем, что, с ценадежности путем увевительности защиты, ввеезистор, элемент И-НЕ и цепь, при этом второй резистора, соединенный ого потенциала элеменназначен для подключения к эмиттерам транзисторов преобраз теля, второй вывод конденсатора пре назначен для подключения к среднему выводу первичной обмотки трансформа тора, входы элемента И-НЕ предназна ены для подключения через второй и третий резисторы к коллекторам тран зисторов преобразователя, а выход элемента И-НЕ через интегрирующую цепь и диод соединен с вторыми вход ми элементов И,2. Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что введен ис точник напряжения смещения, включен ный между вторым выводом первого ре зистора и шиной нулевого потенциала элемента И-НЕ.1 11605Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в,устройствах питания радиоэлектроннойаппаратуры, содержащих транзисторные двухтактные преобразователи постоянного тока.Известен преобразователь напряжения, для защиты которого от перегрузки по току в выходную цепь включен датчик тока, сигнал с которого через пороговое устройство и усилитель управляет исполнительным органом защиты, выполненным на двух элементах И, прерывающим подачу сигналов возбуждения усилителей мощности в условиях перегрузки по току Я .Использование датчика тока позволяет получить требуемую чувствительность устройства защиты к перегрузкам преобразователя по току. Существенными недостатками преобразователя с таким устройством защиты являются пониженный КПД, невысокая надежность и ограниченные функциональные возможности, Пониженный КПД является результатом потерь мощности на датчике23 тока, включенном в выходную цепь преобразователя, но которому постоянно протекает ток нагрузки преобразователя Ограниченные функциональные воэможности и недостаточная надеж". ность такого устройства защиты обусловлены тем, что устройство защиты реагирует только на те перегрузки, которые приводят к увеличению тока, протекающего по датчику тока (появле 35 ние межвитковых замыканий в трансформаторе, появление короткого замыкания какой-либо обмотки силового трансформатора или ее шунтирование вследствие неисправности в монтаже вызывает пе регруэку транзисторов преобразователя, но на эти неисправности устройство защиты не может реагировать, так как ток, протекающий по датчику в этих условиях, не только не возглас тает, а уменьшается). Иногоэлементность устройства защиты также является причиной некоторого снижения на- . дежности преобразователя, Многоэлементность такого устройства защиты, 30 как недостаток, особенно проявляется в случае использования устройства для защиты преобразователя, имеющего несколько выходных цепей. В этом случае по каждой из них необходима ус тановка датчика тока повышающего трансформатора, выпрямителя и порогового устройства. 02 гНаиболее близким к предлагаемомутехническому решению по средствам,идостигаемому результату является устройство для защиты преобразователя, выполненного на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с первым выводом источника питания, коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки трансформатора, средним выводом соединенной с вторым выводом источника питания, а базы связаны с выходами задающего генератора, содержащее два элемента И, первые входы которых предназначены для подключения к выходам задающего генератора, выходы - к базам соответствующих транзисторов а вторые входы соединены с первыми выводами первого резистора нконденсатора, второй резистор и диод Р 3Недостатком известного устройства является невысокая надежность вследствие недостаточной чувствительности исполнительного органа защиты к перегрузкам преобразователя по току. В рассматриваемом устройстве исполнительный орган защиты отперегрузок, выполненный на двух элементах И, разрывает цепи возбуждения транзисторных усилителей мощности преобразователя. Это происходит только в случае, если. напряжение на вторых входах элементов И становится близким к уровню логического "0", что возможно только при значительных перегрузках по току, когда эа счет выхода транзисторов усилителей мощности из режима насыщения происходит значительное (в 2 и более раз) снижение напряжения на половинах первичной обмотки трансформатора. Очевидно, что при такой низкой чувствительности преобразователь имеет значительную зону перегрузок, которые устройство защиты не воспринимает, как аварийные, Однако перегрузки в той части эоны нечувствительности, при которых транзисторы усилителей мощности выходят нз режима насыщения, опасны, так как при этом значительно возрастает рассеиваемая транзисторамн мощность и в случае достаточной продолжительности действия таких перегрузок возможен тепловой пробой транзисторов. Цель изобретения - повышение надежности путем увеличения чувствительности.3116050Поставленная цель достигается тюк; что в устройство для защиты преобразователя, выполненное на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с первым выводом источника пита-. 5 ния, коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки трансформатора, средним выводом соединенной с вторым выводом источника питания, а базь связаны с выходами задающего 10 генератора, содержащее два элемен,та И, первые входы которых предназначены для подключения к выходам задающего генератора, выходы - к базам соответствующих транзисторов, а вторые входы соединены с первыми выводамипервого резистора и конденсатора, второй резистор и диод, введены третий резистор, элемент И-НЕ и интегрирующая цепь, при этом второй вывод первого резистора, сое 4 йненный с ши ной нулевого потенциала элемента И-НЕ, предназначен для подключения, к эмиттерам транзисторов преобразователя, второй вывод конденсатора предназначен для подключения к среднему выводу первичной обмотки трансформатора, входы элемента И-НЕ предназначены для подключения через второй и третий резисторы к коллекторам транзисторов преобразователя, а выход элемента И-НЕ через интегрирующую цепь и диод соединен с вторыми входами элементов И.Кроме того, в устройство может быть введен иСточник напряжения сме 35 , щения, включенный между вторым выводом первого резистора и шиной нулевого потенциала элемента И-НЕ.На фиг.1 представлена схема транзисторного.преобразователя с устрои 40 ством для защиты, на фиг,2 - вариант выполнения преобразователя с дополнительным источником смещения элемен.та И-НЕ.Транзисторный преобразователь содержит задающий генератор 1, трансформатор 2, выводы выходной обмоткикоторого являются. выходом преобразователя, усилители 3 и 4 мощности,элементы И 5 и 6, элемент И-НЕ 7, ин.-50 тегрирующую цепь 8, резисторы 9 и 10, конденсатор 12 и резистор 13, вторые выводы которых соединены с клеммами14 и 15 для подключения источника 16 питаниЫ, В варианте выполйения преобразователя в цепь нулевой шины эле. мента И-НЕ включенисточник 17 смещения (фиг.2). Устройство работает следующим образом.После подключения источника 16 питания к,клеммам 14 и 15 задающий генератор 1 обеспечивает подачу на входы элементов И 5 и 6 противофазных сигналов. Одновременно на резисторе 13 выделяется напряжение положительной полярности вследствие протекания зарядного тока конденсатора 12, которое подается на вторые входы элементов И 5 и 6, в результате чего на входы усилителей 3 и 4 мощности, выполненных на транзисторах, поступают сигналы управления, сдвинутые по фазе на 180При отсутствии перегрузки по току транзисторы усилителей 3 и 4 мощнос-. ти поочередно. включаются и выключаются, включенный транзистор работает в режиме насыщения, а выключенный - в режиме отсечки, так что к половинам первичной обмотки трансформатора 2 поочередн 8 прикладывается напряжение источника 16 питанияПротивофазные импульсные напряжения на транзисторах усилителей мощности 3 и 4 подаются на входы элемента И-НЕ 7 через гасящие резисторы 9 и 10. Высокое напряжение ограничивается до безопасного уровня встроенными в, элемент И-НЕ 7 элементами ограничения напряжения, а низкое напряжение практически без потерь на резисторах 9 и 10 подается на входы элемента И-НЕ 7.При нормальной работе преобразователя на входы элемента И-НЕ 7 поочередно подаются уровни логического "0" и логической "1", причем в течение каждого полупериода работы преобразователя на одном входе поддержива" ется уровень логической "1", а на другом - уровень логического "0", вследствие чего на выходе элемента И-НЕ 7 удержйвается уровень логи" ческой "1", который через интегрирующую цепь 8 и диод 11 поступает,на вторые входы элементов И 5 и 6, а сигналы управления от задающего гене" ратора 1 поступают на базы транзисторов усилителей 3 и 4 мощности,Влияние паразитных емкостей входов элемента И-НЕ 7 и конечное время переключения транзисторов усилителей 3 и 4 приводят к тому, что при каждом переключении транзисторов уси. лителей мощности происходит кратко5 116050 временное переключение элемента И-НЕ 7 с кратковременным появлением цаИ 11 его выходе уровня логического 0 Для предотвращения воздействия на исполнительный орган защиты этих крат ковременных импульсов служит интегри-, Рующая цепь 8.При появлении перегрузки по току преобразователя, при которой транзисторы усилителей 3 и 4 в открытом сос. 1 а тоянии выходФт из режима насыщения, падение напряжения на открьггом транзисторе увеличивается, и в тот момент, когда напряжение на открытом транзисторе достигает порогового уровня, определяемого по переходной характеристике элемента И-НЕ 7, происходит переключение элемента И-НЕ 7, напряжение на его выходе соответствует уровню логического."О", что при водит к прекращению подачи сигналов управления на базы транзисторов усилителей 3 и 4, преобразователь выключается и,удерживается в выключенном состоянии, так как в этом состоянии на оба входа элемента И-НЕ 7 подаются напряжения, равные напряжению источника 16 питания. Повторное включение преобразователя возможно после отключения источника 16 питания и За разряда конденсатора 12.В настоящее время в нреобразователях применяются различные транзисторы падение напряжения между кол 35 лектором и эмиттером которых может быть в пределах от долей вольта до нескольких вольт в зависимости от типа применяемых транзисторов. Значение напряжения на входе элемента И-НЕ 7, при котором происходит его переключение, должно быть выбрано большим, чем максимально возможное значение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора используемого типа в режиме насыщения, т.е. требуется изменять чувствительность исполнительного органа защиты преобразователя. Изменение чувствительности исполнительного органа защиты преобразователя от перегрузок достигается изменением напряжения питания элемента И-НЕ 7, так как при изменении пигающего напряжения изменяется положене точек перегиба переходной харакгеристики логического элемента. В случае необходимости получения такого изменения чувствительности ис полнительного органа защиты, котороеизменением напряжения питайия логического элемента получить невозможно,а также в случае использования элементов, для которых изменение питающего напряжения не допускается требуемое изменение чувствительностиможет быть получено введением дополнительного источника 17 смещения вцепь питания элемента И-НЕ 7 (фиг.2),Полярность включения источника смещения определяется тем, в каком направлении должна быть изменена чувствительность исполнительного органазащиты. Если необходимо, чтобы переключение элемента И-НЕ 7 происходило при напряжениях меньших, чем напряжение переключения, определяемоепо переходной характеристике, полярность включения источника смещениядолжна быть противоположной полярности подключения источника питания логического элемента. Напряжение источника смещения определяется разностью напряжения, при котором происходит переключение логическогоэлемента при конкретном значении напряжения источника питания элементаи тем значением напряжения, при ко- .торой должно происходить переключение элемента.В устройстве могут быть использованы элементы И-НЕ любых серий.Однако наиболее приемлемыми сточки зрения достижения поставленнойцели при использовании наименьшегочисла элементов являются элементы,выполненные на КИОП структурах свстроенными элементами ограничениянапряжения на входе, например, микросхемы серий 564, К 561. При использовании элементов других видов, например серий 133, 155, необходимо всхему дополнительно вводить элементы для ограничения напряжения навходе и для замыкания входного токапри подаче на вход элемента И-НЕуровня логического "О", что усложняет схему,Предлагаемый преобразователь по сравнению с прототипом обладает улучшенной защищенностью от перегрузок по току, поэтому характеризуется повышенной функциональной надежностью.Устройство защиты срабатывает при увеличении падения напряжения на открытом транзисторе в 1,5-2 раза по1160502 отношению к падению напряжения на транзисторе при отсутствии перегрузки, при этом рассеиваемая транзисторами мощность увеличивается в 2- 2,5 раза.Устройство защиты известного преобразователя срабатывает при перегрузках, близких к короткому замыканию, при этом падение напряжения на/ открытом транзисторе увеличивается не менее, чем до значения, равного половине напряжения источника пита 8ния, а рассеиваемая мощность возрастает в десятки раэ.Преобразовагель может быть выпол.нен с улучшенньии.массо-габаритнымипоказателями, с использованием меньших радиаторов и меньшего количествасиловых транзисторов, так как не требуется иметь запас по рассеиваемоймощности с целью обеспечения надеж- О ной работы при длительных перегрузкахкоторые не вызывают срабатыванияустройства защиты,1160502 Составитель В.Широковактор Е.Папп ТехредМ.Гергель Корректор Л,Бескид ент" Ужгород, ул.Проектная иал ППП аказ 3837/51 Тираж 620 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РаПодписноекомитета СССРи открытийшская наб., д.4/5