Преобразователь постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1452056 9) Я в) 4 Н 02 И 7/122; Н 02 И 3./33 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН те ани СС 83 использовани их устано автоматическии Целью изобрете ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ЛРЕ ПРЯЕЕНИЯ (57) Изо преобраэ ческой э РАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАе относится к технике параметров электрии предназначено для различных электриах, где требуется контроль исправности, ия является повыше-,1457056 ние надежности и точности срабатывания защиты от перегрузки. Преобразователь, содержит задающий генератор 1, два триггера 3,4, два предварительных усилителя, подключенных " к выходам триггеров, двухтактный усилитель мощности 7,8, нагруженный на выходной трансформатор 17, а также разделительный трансформатор 15 включенный первичной обмоткой между выходами предварительных усилителей, а вторичными - к база-эмиттерным переходам транзисторов усилителя мо" щности Первый триггер 3 выполнен счетным, второй 4 1 К-триггером, а задающий генератор 1генератором парных импульсов, работающим с боль" шой скважностью. Задающий генераторпо своему первому выходу через узел контроля состояний входов 1 К- триггера 21 и формирователь импульсов синхронизации 25 первого триггера воздействует на счетные входы обоих триггеров, переключая первый триггер и приводя второй триггер в то же состояние, которое принимает первый триггер, что обусловлено гальваниИзобретение относится к преобразовательной технике и может бытьиспользовано при разработке источников электропитания радиоэлектроннойаппаратуры.Цель изобретения - повьппение надежности и точности срабатываниязащиты,На фиг. 1 представлена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 -схема его устройства защиты от неисправностей; на фиг. 3 - эпюры напряжений в характерных точках схемы. 15Преобразователь содержит задающийгенератор 1 парных импульсов с двумявыходами, первый триггер 2 (счетный),в тарой 3 - 1 К-триггер первый 4 вто 20рай 5 и третий 6 резисторы, первый7 и второй 8 одинаковые предварительные усилители, состоящие из транзисторов 9 и 10 противоположного типапроводимости и резисторов 11-14, раз" ческими связями прямого и инверсного выходов первого триггера с входами 1 и К второго триггера. С второго выхода задающего генератора 1импульсы подаются на формировательимпульсов синхронизации 35 второготриггера и на узел защиты 19 и, еслинеисправности нет, а само устройство находится в исправном состоянии,то благодаря тому, что выход узлареверсирования 26 подключен черездиоды параллельно входам 1 и К второго триггера, импульсы реверсирования приводят второй триггер в асинхронное состояние с первым триггером и на усилитель мощности выдается очередной полупериод управляюще-го напряжения, длящийся до появленияследующего синхронизирующего импуль"са. Затем снова следуют установкаобоих триггеров в синхронное состояние, проверка устройства защиты отнеисправности, при ее положительномрезультате - следующий полупериодуправляющего напряжения на усилительмощности и т.д. 5 з.п,ф-лы, 3 ил. делительный трансформатор 15, двухтактный усилитель 16 мощности, выходной трансформатор 17, выпрямитель 18, узел 19 защиты, диодный выпрями- тельный мост 20, узел 21 контроля состояний входов 1 К-триггера, состоящий из транзистора 22, резистора 23 и импульсного трансформатора 24, формирователь 25 импульсов синхронизации первого триггера и узел 26 реверсиравания, каждый из которых состоит .из одновибратора 27 на транзисторах 28 и 29, резисторах 30- 32 и конденсаторе 33 и из третьего транзистора 34, формирователь 35 импульсов синхронизации второго триггера с транзистором,36 и резистором 37.Одноименные выходы триггеров 2 и 3 подключены к входам предварительных усилителей 7 и 8, Между выходами этих усилителей и выводами для подключения потребителя включены1457056последовательно соединенные разделительный трансформатор 15, двухтактный усилитель 16 мощности, выходнойтрансформатор 17, выпрямитель 18 .и5узел 19 защиты. Первый выход задающего генератора 1 подключен к первому входу узла 21 контроля состоянийвходов 1 К-триггера. Прямой и инверсный выходы счетного триггера 2 через резисторы 4 и 5 подключены соответственно к входам 1 и К второготриггера и через диодный выпрями- .тельный мост 20 к второму входу узла21 контроля состояний входов 1 К-триггера, Выход этого узла подключен квходу форьярователя 25 импульсовсинхронизации первого триггера, выход которого подключен к входутриггера 2, а через резистор 6 такжек счетному входу триггера 3 и к выхо",ду формирователя 35 импульсов синхронизации второго триггера, Второйвыход задающего генератора 1 подключен к входу Формирователя 35 импульсов синхронизации второго триггера и к входу зондирующих импульсов узла 19 защиты,1 Связь выхода зондирующих импульсов узла 19 с входом узла 26 реверсирования осуществляется непосредственно либо через какое-либо дополнительное устройство контроля по другим параметрам. В предлагаемом преобразователе выход зондирующих им пульсов узла 19 защиты через узел 26 реверсирования подключен к одному из выходных выводов (в данном случае отрицательной полярности) диодного выпрямительного моста 20. В каждом предварительном усилителе 7, 8 .коллекторы транзисторов 9 и 10 противоположного типа проводимости соединены между собой, образуя выход усилителя, эмиттеры подключены к тем же цепям питания, с которыми соединены входы питания обойх триггеров, резисторы 11 и 12, 12 и 13, 13 и 14 соединены соответственно с базой транзистора 9, с входом усилителя и с базой транзистора 10, В узле 21 контроля состояний входов 1 К-триггера первый вход через резистор 23 подключен к базоэмиттерному переходу транзистора 22. Его переход коллектор-эмиттер последовательно с первичной обмоткой импульсного трансформатора 24 подключен к второму входу узла 21. 25 ЗО 35 45 50 55 В Формирователе 25 импульсов синхронизации первого триггера и узле 26 реверсирования входные выводы подключены к коллектору транзистора 28 и базе транзисторов 29, Между эмиттерами транзисторов 28 и 29 последовательно включены базоэмиттерный переход транзистора 34 и резисторы 30 и 31 причем параллельно обоим резисторам подсоединен конден" сатор 33, а общая точка резисторов подключена к одной из шин питания и базе транзистора 28, коллектор транзистора 29 подключен к противоположной шине питания и через резис" тор 32 - к коллектору транзистора 28. Выходными выводами являются коллектор транзистора 34 и одна иэ шин питания. В формирователе 35 импульсов синхронизации второго триггера вхоцные выводы через резистор 37 подключены к баэоэмиттерному переходу транзистора 36. Коллектор этого транзистора соединен с выходным. выводом формирователя, В узле 19 защиты (см,фиг,2) к датчику 38 тока подключен пороговый элемент 39, состоящий из транзис" тора 40 и резистора 41, через.который базоэмиттерный переход транзистора 40 подключен к датчику тока 38. К базе транзистора через резистор 42 и конденсатор 43 подключен второй выход задающего генератора 1, К коллектору транзистора 40 подключен нагрузочный резистор 44 и первичная обмотка импульсного трансформатора 45,. Вторичная обмотка этого трансформато" ра соединена с входом узла 26 реверсирования.На фиг. 3 представлены эпюры: 46- на первом выходе задающего генера-. тора 1; 47 - на .втором выходе задающего генератора; 48 - на выходе узла 21 контроля состояний 1 К-триггера;49 - на выходе формирователя 25 импульсов синхронизации первого. триггера; 50 - на выходе формирователя 35 импульсов синхронизации второго триггера; 51 - на выходе зондирующих импульсов узла 19 защиты; 52 - на выходе узла 26 реверсирования;53 - на прямом выходе счетного триггера 2; 54 - на инверсном выходе 1 К-триггера 3; 55 - на вторичной обмотке трансформатора 1.На этой же фиг,3 показано видоизменение эгпор 51, 52, 54 и 55 при14570появлении неисправности (остальные эпюры остаются беэ изменений).Преобразователь работает следующим образом.Напряжение возбуждения ча вход усилителя 16 мощности может подаваться только тогда, когда состояния триггеров 2 и 3, изменяясь с частотой импульсов задающего генератора 1 будут различны между собой. ТК- триггер 3 во время воздействия на оба триггера синхрониэирующего импульса принимает такое же состояние, в которое переходит счетнвй триггер 2 от каждого тактового импульса. В режиме синхронной работы от импульсов синхронизации выходное напряжение трансФорматора 15 отсутствует. Оно Формируется только если во время.20 действия импульса на счетном входе триггера 3 его входы Т и К окажутся закороченными. Это объясняется тем, что ТК-триггер при появлении на входах Т и К одинакового потенциала (О или 1) изменяет свое состояние на противоположное - независимо от предшествующего состояния. Для асинхронного переключения триггера 3 (ре-, версирования) производится выравни" Зо ванне потенциалов входов Т и К с помощью узла 26 реверсирования, управляемого реверсирующими импульсами. Так как существует вероятность неисправностей, при которых на обо 35 их входах ТК-триггера 3 будет одинаковый потенциал без воздействия импульсов реверсирования, то, чтобы исключить несанкционированную асинхронную работу обоих триггеров в этом случае, применен узел 21 контроля состояния входов ТК-триггера, который, будучи подключенным к обоим входам 7 К-триггера 3, получает питание и может выполнять свои Функ 45 ции только при наличии разницы по" тенциалов между входами Т"и К триггера 3.Импульсы задающего генератора 1 (Фиг.3, эпюра 46) постоянно посту О пают на первый вход узла 21 контроля состояний входов ТК-триггера и если эти состоянии различны то существует напряжение на втором входе указанного узла и вырабатываются импульсы (эпюры 48), прикладываемые через Формирова.тель 25 импульсов сын": хронизации первого триггера на счетные входы обоих триггеров: непосред 56 6ственно к триггеру 2 (эпюра 49) и че" рез резистор 6 - к триггеру 3, Присутствие на входах триггеров одних только импульсов синхронизации обуславливает их синхронную работу (и отсутствие напряжения возбуждения на усилитель мощности) .Воздействие сдвинутого импульса 47 с второго входа задающего генера" тора 1 на Формирователь 35 импульсов синхронизации второго триггера приводит к образованию вырезки в импульсе 49: из него вычитается импульс 47, Импульс 50 для синхронизации второго триггера получается . двойной с тем, чтобы от первого импульса достигнуть.,синхронного состояния триггеров, а от второго - реверс второго триггера, если он будет подготовлен к этому ло входам Т и К,.Одновременно импульсы 47, снимаемые с второго выхода задающего генератора 1, поступают также на узел 19 защиты. Ток потребителя проходит через резистор-датчик 38 тока и если ток не преввш 1 ает порогового значения, транзистор 40 закрыт, открываясь кратковременно только от импульсов 47. Возникают импульсы в коллекторной цепи транзистора (эпюра 51), сообщаемые на вход узла 26 реверсирования, Вследствие перегрузки транзистор открывается от падения напряжения на датчике 38 тока и импульсы на коллекторе транзистора по мере приближения к состоянию на- сыщения больше не возникают, так как. импульсы от генератора 1 способны открывать транзистор, а он и так уже открыт. На периоде отсутствия перегрузки импульсы, проходя через узел 19 за" щиты, проверяют это устройство и достигают выхода устройства только при исправности всех его элементов. Прерывание импульсов может иметь место из-за неисправностей и из-за случившейся перегрузки но току потребителя. При положительном результате проверки узла 19. защиты импульсы 51 с его выхода прикладываются к входу узла 26 реверсирования. В этом узле открывается транзистор 34, который через диоды моста 20 соединяет оба входа триггера 3 с шиной питания схемы, выравнивания с. точностью до величины падения на диоде и транэисторах 28 и 34 потенциалы обоих входов 1 К-триггеров 3, В присутствии второго импульса синхронизации 50 (следующего по окончании импульса 47) он изменяет свое состояние на противоположное тому, которое он принял при синхронном переключении со счетным триггером, Со следующим импуль" сом задающего генератора 1 снова про изводится проверка разобщенности обоих входов 1 К-триггера 3 и, если таковая налицо, то узел 2 1 контроля состояний входов 1 К-триггера форми-. рует последующий импульс синхронизации, который после обработки форми-. рователем 25 переключает триггер 2.1 К-триггер 3 при этом не переключается по поступлении на него импульса синхронизации он приобретает воэможность переключиться, но поскольку его состояние при предшествующем реверсировании стало соответствовать тому, которое принял счетный триггер 2 от последующего импульса синхро низации,он продолжает сохранять свое прежнее состояние, теперь уже .синхронное со счетным триггером 2 Да-. лее следует импульс реверсирования, переключающий триггер 3.30Оба триггера до следующего импуль. са синхронизации удерживаются в асинхронном состоянии. На усилитель 16 мощности поступает (эпюра 55) очередной полупериод прямоугольного нанряжения, активизирующий плечо усилителя мощности, для которого он соответствует состоянию проводимости. Затем следующий импульс синхронизации прерывает этот полупериод, а с приходом следующего импульса реверсирования формируется новый полупериод прямоугольного напряжения. Работает противоположное плечо усилителя мощности и т.д. Таким образом, в преобразователе не может возникнуть ситуации, при которой иэ-за отказа какого-либо . узла или элемента отключится защита без проявления признаков случившейся неисправности. Способность к самозащите гарантируется наличием выходного напряжения, Прекращение работы узла 21 контроля состояний входов 1 К-триггера или самопроизвольный переход к тождественным состоя-ниям обоих входов лишает инвертор синхронизирующих импульсов, из-за чего оба триггера останавливаются,. 56 8а потеря работоспособности узла 19 защиты от неисправностей (независимо от причин) или узла 26 реверсирования приводит оба триггера к синхронной работе и, следовательно, срыву возбуждения усилителя 16 мощности (фиг.3 видоизмененные для этого случая эпюры 51,52,54 и 55). Повышение точности порога срабаты" вания защиты происходит за счет метрологического обеспечения узла 19 защиты, в котором любому уровню нагрузки (перегрузки) соответствует определенное напряжение, сравниваемое с известным пороговым значением, которое искусственно превышается в моменты зондирования. Имеющийся небольшой временной сдвиг между синхрониэирующими и реверсируюшими импульсами (на время между началом первого импульса задающего генератора и окончанием второго) обуславливает естественную паузу (эпюра 55) между сменой полу- периодов в напряжении возбуждения усилителя мощности, благодаря чему уменьшаются, токи перекрытия транзис" торов усилителя мощности или они исчезают совсем, если время выключения этих транзисторов меньше указанного временного сдвига,Формула изобретения 1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий двухтактный транзисторный усилитель мощности с выходным трансформатором и выходным выпрямителем, причем базы транзисторов усилителя мощности связаны с выходом предварительных усилителей, выполненных на двух транзисторах и четырех резисторах, входы которых подключены к выходам первого и второго. триггеров, задающий генератор, выходом связанный с одним из входов триггеров, а также узел защиты от неисправностей, выход которого связан с входом одного из триг" геров, а вход - с .выходом преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежно" сти и точности срабатывания защиты преобразователя, задающий генераторвыполнен в виде генератора парных импульсов, первый триггер выполнен в виде счетного триггера, а второй - в виде 1 К-триггера, введены диодный вы 9 14 прямительный мост, узел контроля состояний 1 К-триггера, формирователи импульсов синхронизации первого и вто рого триггеров, узел реверсирования и разделительный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к выходам предварительных усилителей, а вторичная - к управляющим входам усилителя мощности, при этом к первому выходу задающего генератора подключен первый вход узла контроля . состояний 1 К-триггера, второй вход которого подключен к диагонали по- стоянного тока выпрямительного моста, диагональ переменного тока которого подключена к 1 и К-входам 1 К-триггера и через первый и второй резисторы к выходам первого триггера, причем выход узла контроля состояний 1 К- триггера подключен к входу формирователя импульсов синхронизации счетного триггера, выходом.подключенного к счетному входу указанного триггера и через третий резистор к входу 1 К-триггера и выходу формирователя импульсов синхронизации 1 К-триггера, вход которого подключен к второму входу задающего генератора и входу зондирующих импульсов узла защиты, при этом выход зондирующих импульсов узла защиты подключен к входу узла реверсирования, выход которого сое. - динен с отрицательным выводом диод- ного .моста. 2, Преобразователь по п,1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что узел контроля состояний входов 1 К-триггера выполнен на импульсном трансформаторе, транзисторе и резисторе, через который переход база-эмиттер транзистора подключен к первому входу узла, переход эмиттер-коллектор транзистора и последовательно соединенная с ним первичная обмотка импульсного трансформатора подключены к второму входу узла, а вторичная обмотка трансформатора подключена к выходу узла.,3. Преобразователь по п,1 о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что формирователь импульсов синхронизации первого триггера и узел реверсирования выполнены каждый на двухтранзисторном одновибраторе и третьем тран" зисторе, при этом между эмиттерами57056 10 первого и второго транзисторов одновибратора последовательно включеныбазоэмиттерный переход третьего ,5транзистора первый и второй резисФторы, параллельно резисторам включенконденсатор, а общая точка резисторов подключена к одной из шин питания и базе первого транзистора одновибратора, коллектор второго транзистора одновибратора подключен к второй шине питания и через третий резистор - к коллектору первого транзистора, при этом. коллектор первого 15и база второго транзисторов образуютвходные выводы узла, а выходные "коллектор третьего транзистора и однаиз шин питания.4. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю .щ и й с я тем, что формирователь импульсов синхронизации второго триггера выполнен на резисторе и транзисторе, переход базаэмиттер которого образует входныевыводы узла, при этом эмиттер транзистора подключен к общему выводу,а коллектор образует выходные выводыформирователя.5. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й.с я тем, что каждыйпредварительный усилитель выполнен натранзисторах противоположного типапроводимости, их коллекторы соединены между собой и образуют выход уси"лителя, а эмиттеры подключены к выводам для подключения электропитания,резисторы включены последовательномежду эмиттерами транзисторов, точкисоединения первого резистора с вторым, второго с третьим, третьего счетвертым подключены соответственнок базе первого транзистора, к.входуусилителя и к базе второго транзистора.6, Преобразователь по п.1, о т - .45 л и ч а ю щ и й с я тем, что узелзащиты от неисправностей состоит издатчика тока и подключенного к немупорогового элемента, выполненного натранзисторе и резисторе, через который базоэмиттерный переход транзис"тора подключен к датчику тока, причембазовая цепь транзистора через последовательно соединенные резистор иконденсатор связана с вторым выходомзадающего генератора, а коллекторнаяцепь через импульсный трансформатор -с входом узла реверсирования.. И й 11 Ф йИФиг.,3Составитель И.Никитин Редактор А.Шандор Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетникаказ 7559/52 Тираж 605 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектн