Устройство для управления преобразователем напряжения

 

УСТРОПСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее датчик тока, вход которого предназначен для включения в силовую цепь преобразователя, а выход соединен с входом управляемого источника тока, отрицательный.вывод которого соединен с первыми контактами трех ключей, вторые контакты двух первых ключей соединены с концами первичных обмоток двух трансформаторов, второй контакт третьего ключа соединен с катодами двух диодов, аноды которых соединены с началами обмоток размагничивания указанных трансформаторов , управляющие входы двух первых ключей соединены с выходами двух элементов И-НЕ, первые входы которых соединены с противофазными выходами счетн.ого триггера, а вторые объединены и соединены с выходами широтно-импульсного модулятора и управляющим входом третьего ключа, вход счетного триггера соединен с выходом генератора импульсов и входом широтно-импульсного модулятора, а вторичные обмотки трансформаторов предназначены для подключения к управляюшим входам преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя,оно снабжено четырьмя дополнительными диодами и двумя -дрос0 CZ селями, причем начало первичной обмотки каждого трансформатора соединено с катодами двух дополнительных диодов, анод одного из них соединен с первым выводом соответствуюцего дросселя и концом размагничивающей обмотки этого же трансформатора, а анод другого - с концом размагничивающей обмотки обмотки другого транс форматора, вторые выводы дросселей оо соединены с положительным выводом управляемого источника тока. СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3557235/24-07 (22) 28.02.83 (46) 30.04.84. Вюл. М 16 (72) В.Н.11ишин, В.Л.Кузьмин, В.П.Лайер и В.P.Гладырь (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированныс систем управления и радиоэлектроники (53) 621.341.27(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 944058, кл. H 02 P 13/16, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3431707, 1982 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРЕОПРАЭОВАТЕЛЕ11 НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее датчик тока, вход которого предназначен для включения в силовую цепь преобразователя, а вьвсод соединен с входом управляемого источника тока, отрицательный вывод которого соединен с первыми контактами трех ключей, вторые контакты двух первых ключей соединень. с концами первичных обмоток двух трансформаторов, второй контакт третьего ключа соединен с катодами двух диодов, аноды которых соединены с началами обмоток размагничивания указанных трансфор„„SU„„1089754 А маторов, управляющие входы двух пер вых ключей соединены с выходами двух элементов P.-HF, первые входы которых соединены с противофазными выходами счетного триггера, а вторые объединены и соединены с выхода ми широтно-импульсного модулятора и управляющим входом третьего ключа, вход счетного триггера соединен с выходом генератора импульсов и входом широтно-импульсного модулятора, а вторичные обмотки трансформаторов предназначены для подключения к управляющим входам преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности преобразователя,оно снабжено четырьмя до полнительньми диодами и двумя дросселями, причем начало первичной обмотки каждого трансформатора соединено с катодами двух дополнительных диодов, анод одного из них соединен с первым выводом соответствунв1его дросселя и концом размагничивающей обмотки этого же трансформатора, а анод другого - с концом размагничивающей обмотки обмотки другого тран форматора, вторь1е выводы дросселей соединены с положительным выводом управляемого источника тока.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам управления преобразователями, которые могут быть использованы в качестве вторичн чс источников питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известно устройство для управления преобразователем напряжения, в .которых усилители мощности импульсов управления, выполненные с трансформаторным выходом, питаются от источника напряжения $13.

Недостатком известного устройства является то, что в усилителях мощности трансформаторы управления не полностью используются по стали, наличие ограничительных резисторов в базовых цепях силовых транзисторов, отсутствие форсировок на фронтах импульсов управления приводит в целом к снижению КПД преобразователя и уве-20 личению его габаритов и массы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления преобразователем напряжения, содержащее датчик тока, вход которого предназначен для включения в силовую, цепь преобразователя, а выход соединен с входом управляемого источника тока, отрицательный вывод которого соединен с первыми контактами трех ключей, вторые контакты двух первых ключей соединены с концами первичных обмоток двух трансформаторов, второй контакт третьего ключа соединен с катодами двух диодов, аноды которых соединены с началами обмоток размагничивания укаэанных трансформаторов, управляюшие входы двух первых ключей соединены с выходами двух элементов

И-НЕ, первые входы которых соединены с противофаэнычи выходами счетного триггера, а вторые объединены и соединены с выходом широтно-импульсного модулятора и управляющим входом третьего ключа, вход триггера соединен с выходом генератора импульсов и входом широтно-импульсного модулятора, а вторичные обмоткй трансформаторов предназначены для подключения к управляющим входам преобразователя (2 3.

Недостатком указанного устройства является отсутствие запирающих импульсов тока в момент эапирания силовых транзисторов в преобразователе, что приводит к вялому эакрыванию и, как следствие, к увеличению динамических потерь мощности в силовых транзисторах, а при работе преобразователя с длительностью импульса, близкой к полупериоду, возможен аварийный режим Сквозного тока .

Предположим, что включен первый управляющий ключ, ток стабилизатора тока будет протекать через первичную обмотку первого трансформатора и размагничиваюшую обмотку второго трансформатора, на интервале паузы, при включении второго управляемого ключа к стабилизатору тока подключается размагничивающая обмотка первого трансформатора и остается подключенной раэмагничивающая обмотка второго трансформатора, сердечник которого уже насыщен, при этом практически весь ток будет протекать через раэмагничиваюшую обмотку второго трансформатора, так как она обладает наименьшим сопротивлением, т.е. во вторичной обмотке первого трансформатора будет отсутствовать запи-, рающий импульс для силовьх транзисторов, аналогичное происходит и со второй диагональю преобразователя, когда после работы третьего управляемого ключа включается второй управляемый ключ, т.е. устройство обладает низкой надежностью.

Цель изобретения — повышение надежности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления преобразователем напряжения, содержащее датчик тока, вход которого предназначен для включения в силовую цепь преобразователя, а выход соединен с входом управляемого источника тока, отрицательный вывод которого соединен с первыми контактами трех ключей, вторые контакты двух первых ключей соединены с концами первичных обмоток двух трансформаторов, второй контакт третьего ключа соединен с катодами двух диодов, аноды которых соединены с началами обмоток раэмагничивания указанных трансформаторов, управляющие входы двух первых ключей соединены с вьходами двух элементов

И-НЕ, первые входы которых соединены с противофаэными выходами счетного триггера, а вторые объединены и соединены с выходом широтно-импульсного модулятора и управляющим входом третьего ключа, вход счетного триггера соединен с выходом генератора импульсов и входом широтно-импульсного модулятора, а вторичнь.е обмотки трансформаторов предназначены для подключения к управляющим входам преобразователя, снабжено четырьмя дополнительными диодами и двумя дросселями, причем начало первичной обмотки каждого трансформатора соединено с катодами двух дополнительных диодов, анод одного из них соединен с первым выводом соответствующего дросселя и концом раэмагничивающей обмотки этого же трансформатора, а. анод другого с концом раэмагничивающей обмотки другого трансформатора, вторые выводы дросселей соединены с положительным выводом управляемого источника тока.

1089754 чина тока стабилизатора 4 задается величиной нагрузки инвертора 2, с увеличением тока нагрузки соответственно увеличивается и ток стабилизатора 4.,Широтно-импульсный модулятор

25 на интервале паузы логическим 0 29 включает управляемый ключ

16, усилителя 5 мошности, подключающий через раэделительнье диоды 17 и

18 размагничивающие обмотки 8 и 9 трансформаторов управления к дросселям 6 и 7, каждый иэ которых представляет собой самостоятельный источник тока, по величине равный половине тока стабилизатора 4. Задающий генератор импульсами 26 переключает триггер 22. Импульсы 30 и 31 с выходов элементов И-HE 23 и 24 логическим 0 включают управляемые ключи 14 и 15.

Пусть включен управляемый ключ

14, тогда половина тока стабилизатора 4 протекает по цепи дроссель 6, раэмагничиваншая обмотка 8 второго трансформатора, диод 10 н первичная обмотка 12 первого трансформатора, вторая половина тока через дроссель

7, диод 19 и первичную обмотку 12, при этом во вторичных обмотках первого трансформатора формируются импульсы, открывающие силовые транзисторы одной диагонали инвертора 2, а во втором трансформаторе формирун1тся запирающие импульсы для второй диагонали; по окончании рабочего полупериода выключается ключ 14 и включается ключ 16, при этом независимо от магнитного состояния сердечников трансформаторов половина тока стабилизатора 4 протекает через дроссель 6, раэмагничиваюшую обмотку 8 второго трансформатора и диод 17, вторая половина тока — через дроссель

7, размагничивающую обмотку первого трансформатора и диод 18, тем самьм обеспечивается надежное формирование запираюших импульсов тока во вторичных обмотках трансформаторов. Аналогичным образом работает усилитель 5 мощности по окончании второго рабочего полунериода, когда включается ключ 1 6 и выключается ключ 15.

Применение предлагаемого устройства позволяет обеспечить надежное формирование запирающих импульсов тока, что приводит к быстрому рассасыванию неосновных носителей в баэоэмиттерных переходах силовых транзисторов и, следовательно, к быстрому их запиранию, последнее позволяет уменьшить динамические потери мощности s силовых транзисторах и исключить аварийный режим Сквозного тока, повышает надежность устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства управления преобразователем напряжения; на фиг. 2 диаграмма напряжений, поясняющая работу устройства.

Устройство для управления преобразователем напряжения содержит выпрямитель 1, инвертор 2 и выходной выпрямитель 3, соединенные последовательно стабилизатор 4 тока, управляющий вход которого подключен к 10 датчику тока инвертора 2, усилитель

5 мошности, выполненный в виде двух одинаковых параллельно соединенных цепочек, каждая иэ которых состоит из последовательно включенных дрос- 15 селя 6(7), раэмагничиваюшей обмотки

8(9) одного трансформатора, диода

10(11), включенного в прямом направлении, первичной обмотки 12(13) другого трансформатора и управляемого 7О ключа 14(15), причем дроссели 6 и 7 преднаэначень для подключения к положительному зажиму стабилизатора 4 тока, а управляемые ключи 14 и 15 к отрицательному, с которым через управляемый ключ 16 соединены катоды диодов 17 и 18, а их аноды подключены к общим точкам соединений размагничивающих обмоток 8 и 9 и анодов диодов 10 и 11, а к общим точкам ЗО соединений" катодов диодов 10 и 11 и начал первичных обмоток 12 и 13 подключены катоды диодов 19 и 20, аноды которых соединены с концами размагничивающих обмоток 9 и 8 соответствующих трансформаторов управления и дросселей 7 и 6, задающий генератор

21, соединеннкй с выходом триггера

22, два логических элемента И-НЕ 23 и 24, первые входы которых соответственно подключены к прямому и ин- 40 версному выходам триггера 22, вто-. рые входы обьединены и подключены к выходу широтно-импульсного модулятора 25 и управляющему входу ключа 16, а выходы соединены с управляющими 45входами ключей 14 и 15.

На фиг. 2 обозначено: 26 - напряжение задающего генератора 21; 27 напряжение прямого выхода триггера

22; 28 — напряжение инверсного выхо- 5О да триггера 22; 29 — напряжение широтно-импульсного модулятора 25; 30 напряжение логического элемента И-НЕ

23; 31 — напряжение логического элемента И-HE 24.

S5

Устройство работает следующим образом.

Входное напряжение сети поступает на выпрямитель 1, затем преобразуется высокочастотным инвертором 2 в переменное, выпрямляется выпрямите- 6О лем 3 и поступает в нагрузку. Вели1089754

Qual

z8 дание.2

Составитель С .Лузанов

Редактор И.Ткач Техред Т.Дубинчак Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2951/54 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, F-35, Paytacxas наб., д. 4/5 филиал IIPII Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4