Импульсный усилитель мощности

 

даШУЛЬСНЫЙ. УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ , содержащий источник управляющего сигнала, коммутирующий транзистор , резисторный датчик тока, пороговый элемент и ключ, выход которого подключен к источнику управляющего сигнала . и входу коммутируняцего тран-зистора , в силовую цепь которого включен первый резистор резисторного датчика тока, выход которого подключен к входу порогового элемента, выход которого соединен с входом ключа , отличающийся тем, что, с целью упрощения уст{)ойства и повышения его надежности, в него введен источник стабилизированнс.го напряжения, а пороговый элемент и ключ объединены и выполнены на первом и втором транзисторах разного типа проводимости, причем второй транзистор того Же типа о проводимости, ,что и коммутирующий резистор, база каждого из транзисторов соединена с коллектором другого, эммитер первого транзистора соединен с входом коммутирующего транзистора, эммитер второго транзистора соединен с общей шиной, база первого транзистора соединена через дополнительный резистор с источником стабилизированного напряжения, а база второго - с выходом второго резистора резисторного датчика тока.

COOS СОВЕТСКИХ

ОО И

РЕСПУБЛИК (19) (И)

3(ц Н 03 F 3/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н aBTGaaHOMV СВИЦЕТЕЛьСтВУ (21) 2369297/18-21 (22) 07.06.76 (46) 15,!2.84.Бюл.N 46 (72) Ф.И.Александров и А.В.Ласский (53) 621.374 (088.8) (561 1. Авторское свидетельство СССР

У 470909, кл. Н 03 3/26, Н 02 Н 7/20

l4.02.72.

2. Патент США R 3835412, кл. 330-207, кл. Н 03 3/38, 10.09.74. (54) (57) ИИПУЛЬСНЫИ. УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий источник управляющего сигнала, коммутирующий транзистор, реэисторный датчик тока, пороговый элемент и ключ, выход которого .подключен к источнику управляющего сигнала и входу коммутирующего тран-. зистора, в силовую цепь которого включен первый резистор резисторного датчика тока, выход которого подключен к входу порогового элемента, выход которого соединен с входом ключа, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, в него введен источник стабилизирование.го напряжения, а пороговый элемент и ключ объединены и выполнены на первом и втором транзисторах разного тчпа проводимости, причем второй транзистор того же типа - проводимости,,что и коммутирующий резистор, база каждого иэ транзисторов соединена с коллектором другого, эммитер первого транзистора соединен с входом коммутирующего транзистора, эммитер второго транзистора соединен с общей виной, база первого транзистора соединена через дополнительный резистор с источником стабилизированного напряжения, а база второго — с выходом второго резистора С

O резисторного датчика тока.

1 12971

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в-импульсных регуляторах электропривода и в преобразователях напряжения.

Известен импульсный усилитель мощности, содержащий источник управляющего сигнала, коммутирующий транзистор с резисторнь1м датчиком тока в силовой цепи и блоком защиты от коротких замыканий и перегрузок на выходе (! ).

Недостатками известного устройства являются, сложность и низкая . надежность защиты, так как защита в известных схемах срабатывает в функции тока нагрузки, а не по мгновенному току транзисторов. Ток короткого замыкания в известных усилителях мощности, а также пусковой ток, счщественно превосходят максимальный ток нагрузки в нормальном режиме работы, и это может привести к выходу устройства из строя при пуске или длительном коротком замыкании на выходе.

Наиболее близким техническим решением К предлагаемому является импульсный усилитель мощности, содержащий источник управляющего сигнала, 30 коммутирующий транзистор, резисторный датчик тока, пороговый элемент и ключ, выход которого подключен к источнику управляющего сигнала и входу коммутирующего транзистора, в силовую цепь которого включен резисторный датчик тока, выход которого подключен к входу порогового элемента, выход которого подключен к входу ключа 121.

Недостатками известного устройства являются сложность и низкая надежность элементов защиты.

Цель изобретения — упрощение усилителя мощности и повышение его надежности путем ограничения амплиту- . 5 ды тока коммутирующего транзистора.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный усилитель мощности, содержащий источник управляющего сигнала, коммутирующий тран- 5О эистор, резисторный датчик тока, пороговый элемент и ключ, выход которого подключен к источнику управляющего сигнала и входу коммутирующего транзистора, в силовую цепь которо-. го включен первый резистор резистор-. ного датчика тока, выход которого подключен ко входу порогового элемента, выход которого соединен со входом ключа, введен источник стабилизированного напряжения, а пороговый элемент и ключ объединены и выполнены на первом и втором транзисторах разного типа проводимости, 1причем ".. второй транзистор того же типа проводимости что и коммутирующий транзистор, база каждого из транзисторов соединена с коллектором другого,эммитер первого транзистора соединен со входом коммутирующего транзистора, зммитер второго транзистора соединен с общей шиной, базы первого транзистора соединена через дополнительный резистор с источником стабилизированного напряжения, а база второго — с выходом второго резистора резис-орного датчика тока.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого устройства.

Импульсный усилитель мощности включает в себя источник 1 управляющего сигнала, коммутирующий транзистор 2, который может быть, например,, выполнен составным с форсирующей цепью 3 на входе, резисторный датчик 4 тока, на двух резисторах 5 и 6, стабилизирующий конденсатор 7, ключ на первом транзисторе 8, пороговый элемент на втором транзисторе 9, ре- зистор !О дополнительный источник 11 стабилизированного напряжения, элемент 12 нагрузки, причем источник 1 управляющего сигнала соединен со входом коммутирующего транзистора 2 через форсирующую цепь 3, в силовую цепь коммутирующего транзистора включен резисторный датчик 4, к выходу которого подключены коллектор первого транзистора 8, базы второго транзистора 9 и конденсатор 7, резис тор 10 включен между источником 11 и соединенными базой первого транзистора 8 и коллектором второго тран— зистора 9, эммитер которого соединен с общей шиной, эммитер первого транзистора соединен с источником 1.

Устройство работает следующим образом.

Источник обеспечивает ключевой режим работы коммутирующего транзистора 2 с активным его запиранием в паузе через внутреннее сопротивление источника 1. Импульсы тока через коммутирующий транзистор 2, как правило, имеют линейно нарастающую форму пилы. Такую же форму имеет выходной сигнал резисторного датчиСоставитель А.Поддубный

Техред JI.Êoöþáíÿê

Корректор H Муска

Подписное

Редактор А.Долинич

Заказ 9464/44 Тираж 861

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

3 11297 ка 4 тока. Переменный, резистор 6 и конденсатор 7 осуществляют интегрирование переднего фронта сигнала датчика 4 тока, исключая помехи, возникающие при коммутации транзистора ра 2 от сквозных токов и параэитной индуктивности резисторного датчика 4 тека. Второй тРанэистоР 9 типа ш-р-и работает при номинальной нагрузке усилителя в активном режиме, его коллекторный ток имеет пилообразную форму. Однако первый транзистор 8, на входе которого сравниваются пилообразный сигнал, создаваемый вторым транзистором, и эталонный сигнал от источника 11, заперт.

При перегрузках и коротких замыканиях на выходе импульсного усилителя мощности увеличивается пилообразный сигнал на входе первого транзистора (p и-р) 8 и происходит его отпирание. Триггер, образованный транзисторами 9,8, срабатывает за счет положительной обратной связи и замыкает вход коммутирующего транзистора 2. Так как напряжение на триггере, образованном маломощными транзисторами 8 и 9 разной проводимости, меньше порогового уровня отпирания коммутирующего транзистора 2, то последний надежно

1 заперт. Одновременно триггер на транзисторах 8 и 9 шунтирует выход источника 1 управляющих импульсов и эа счет этого сохраняет свое состояние, При снятии входного импульса с коммутирующего транзистора 2, т.е. в паузе между управляющими импульсами, триггер, образуемый транзисторами 8 и 9, восстанавливается и размыкает вход коммутирующего транэис40

14 4 тора 2. Таким образом, к началу нового периода триггер на транзисторах

8 и 9 находится в исходном состоянии и переводит коммутирующий транзистор 2 в случае мгновенной перегрузки в режим отсечки.

Конденсатор 7 исключает автоколебания схемы защиты с низкой частотой и обеспечивает стабильность величины тока ограничения. Поэтому в случае перегрузки триггер работает с частотой источника 1 и лишь при полном коротком замыкании может перейти на более низкую частоту. Плавность перехода вольт-амперной характеристики в режим стабилизации тока важна для обеспечения параллельной работы нескольких усилителей мощнос ти на общую нагрузку.

Практические испытания лаборатор ного макета импульсного усилителя мощности в составе однотактного преобразователя напряжения, работающего с частотой 24 кГц, показали, что ток срабатывания защиты Тс и ток короткого замыкания I„ при изменении температуры от 5 С до 50 С изменяются не более, AM íà 10Х от первоначального значения. Приращение

I кз Тсг.з при переходе в режим короткого замыкания составило не более 10Х от IÄр, что вполне достаточно для реализации защиты.

Не наблюдалось увеличения потерь мощности в элементах усилителя мощности по сравнению с нормальным режимом.

Таким образом, предложенное решение позволяет весьма простыми средствами повысить надежность и упростить схему импульсного усилителя мощности без ухудшения др;гих его показателей.