Устройство для защиты преобразователя

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, выполненного на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с первым вьшодом источника питания , коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки трансформатора , средним выводом соединенной с вторым вьщодом источника питания , а базы связаны с выходами задакщего 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 и конденсатора , второй резистор и диод, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности путем уёеличения чувствительности защиты, введены третий резистор, элемент И-НЕ и интегрирующая цепь, при этом второй вьшод первого резистора, соединенный с шиной 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 сл элемента И-НЕ через интегрирующую цепь и диод соединен с вторыми входами элементов И. 2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что введен источник , напряжения смещения, включенньш между вторым выводом первого ре05 зистора и шиной нулевого потенциала о сл элемента И-НЕ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) О l) .Н 7/1

4 (51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3691540/24-07 (22) 20.Î1.84 (46) 07.06.85. Бюл. В 21 (72) 3.В.Пичкур (53) 621.316.925.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ó 826493,-кл. Н 02 Н 7/10, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

В 1029314, кл. Н 02 Н 7/12, 1983. (54) (57) 1. 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 пита. ния, а базы связаны с выходами задающего генератора, содержащее два элемента И, первые входы которых пред назначены для подключения к выходам задающего генератора, выходы — к .ба.зам соответствующих транзисторов, а вторые входы соединены с первыми выводами первого резистора и конденсатора, второй резистор и диод, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения чувствительности защиты, введены третий резистор, элемент И-НЕ и интегрирующая цепь, при этом второй вывод первого резистора, соединенный с шиной 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.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что введен источник напряжения смещения, включенный между вторым выводом первого резистора и шиной нулевого потенциала элемента И-НЕ.

1 11605

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в .устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры, 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

aopbrosoe устройство и усилитель управляет исполнительным органом защи ты, 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 датчике

2$ 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 s трансформаторе, появление короткого замыкания какой-либо обмотки силового трансформатора или ее шунтирование вследствие неисправности s монтаже вызывает пе- 40 регруэку транзисторов преобразователя, но на эти неисправности устройст во защиты не может реагировать, так" как ток, протекающий по датчику в этих условиях, не только не воэрас- 4$ тает, а уменьшается). Иногоэлементность устройства защиты также является причиной некоторого снижения на- . дежности преобразователя, Многоэлементность такого устройства защиты, $0 как недостаток, особенно проявляется в случае использования устройства для защиты преобразователя, имеющего несколько выходных цепей. В этом случае по каждой из них необходима ус- И тановка датчика тока,. повышающего трансформатора, выпрямителя и порогового устройства.

02 г

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по средствам,и достигаемому 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 н конденсатора, второй резистор и диод P) .

Недостатком известного устройства является невысокая надежность вследствие недостаточной чувствительности исполнительного органа защиты к перегрузкам преобразователя по току.

В рассматриваемом устройстве исполнительный орган защиты от перегрузок, выполненный на двух элементах И, разрывает цепи возбуждения транзисторных усилителей мощности нреобразователя. 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.

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 180 °

При 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 поочередно прикладывается напряжение источника 16 питания.Противофазные 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 поддерживается 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 генератора. 1 поступают на базы транзисторов усилителей 3 и 4 мощности.

Влияние паразитных емкостей входов элемента -HE 7 и конечное время переключения транзисторов усилителей 3 и 4 приводят к тому, что при каждом переключении транзисторов уси. лителей мощности происходит кратко3 116050

Поставленная цель достигается sea, что в устройство для защиты преобразователя, выполненное на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены c e bm BblsopoM 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 1б 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 выводами первого резистора и конденсатора, второй резистор и диод, введены третий резистор, элемент И-НЕ и интегрирующая цепь, при этом второй вывод первого резистора, соеф ненный с ши-ной нулевого потенциала элемента И-НЕ, предназначен для подключения, к эмиттерам транзисторов преобразователя, второй вывод конденсатора пред-25 назначен 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 сме35 . щения, включенный между вторым выводом первого резистора и шиной нулевого потенциала элемента И-НЕ.

На фиг.1 представлена схема транзисторного.преобразователя с.устрои4О ством для защиты, на фиг.2 — вариант выполнения преобразователя с дополнительным источником смещения элемен та И-НЕ.

Транзисторный преобразователь со- 45 держит задающий генератор 1, трансформатор 2, выводы выходной обмотки которого 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 клеммами

14 и 15 для подключения источника 16 питания . В варианте выполйения преоб- 5 разователя в цепь нулевой шины эле. мента -HE включен источник 17 смещения (фиг.2).

5 116050 временное переключение элемента И-НЕ

7 с кратковременным появлением на и гг его выходе уровня логического 0

Для предотвращения воздействия на исполнительный орган защиты этих крат- 5 ковременных импульсов служит интегри-. рующая цепь 8.

При появлении перегрузки по току преобразователя, при которой транзисторы усилителей 3 и 4 в открытом сос- 10 тоянии выходят из режима насыщения, падение напряжения на открытом транзисторе увеличивается, и s. 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."0", что при- 20 водит к прекращению подачи сигналов управления на базы транзисторов усилителей 3 и 4, преобразователь выключается и,удерживается в выключенном состоянии, так как в этом состоя-2$ нии на оба входа элемента И-НЕ 7 подаются напряжения, равные напряжению источника 16 питания. Повторное включение преобразователя возможно после отключения источника 16 питания и Зб разряда конденсатора 12.

В настоящее время в нреобразователях применяются различные транзисторы падение напряжения между кол35 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 положение точек перегиба переходной харак55 геристики логического элемента.

В случае необходимости получения такого изменения чувствительности исполнительного органа защиты, которое изменением напряжения питайия логического элемента получить невозможно, а также в случае использования элементов, для которых изменение питающего напряжения не допускается требуемое изменение чувствительности может быть получено введением дополнительного источника 17 смещения в цепь питания элемента И-НЕ 7 (фиг.2), Полярность включения источника смещения онределяется тем, в каком направлении должна быть изменена чувствительность исполнительного органа защиты. Если необходимо, чтобы переключение элемента -HE 7 происходило при напряжениях меньших, чем напряжение переключения, определяемое

BG переходной характеристике, полярность включения источника смещения должна быть противоположной полярности подключения источника питания логического элемента. Напряжение источника смещения определяется разностью напряжения, при котором происходит переключение логического элемента при конкретном значении напряжения источника питания элемента и тем значением напряжения, при ко- . торой должно происходить переключение элемента.

В устройстве могут быть использованы элементы И-НЕ любых серий.

Однако наиболее приемлемыми с точки зрения достижения поставленной цели при использовании наименьшего числа элементов являются элементы, выполненные на КИОП структурах с встроенными элементами ограничения напряжения на входе, например, микросхемы серий 564, К561. При использовании элементов других видов, например серий 133, 155, необходимо в схему дополнительно вводить элементы для ограничения напряжения на входе и для замыкания входного тока при подаче на вход элемента -HE уровня логического "0", 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 i 5-2 раза по

1160502 отношению к падению напряжения на транзисторе при отсутствии перегрузки, при этом рассеиваемая транзисторами мощность увеличивается в 22,5 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 пита8 ния, а рассеиваемая мощность возрастает в десятки раэ.

Преобразовагель может быть выполнен с улучшенными.массо-габаритными показателями, с использованием меньших радиаторов и меньшего количества силовых транзисторов, так как не требуется иметь запас по рассеиваемой мощности с целью обеспечения надеж10 ной работы при длительных перегрузках которые не вызывают срабатывания устройства защиты.

1160502

Составитель В.Широков

Редактор Е.Папп ТехредМ.Гергель Корректор Л,Бескид

Заказ 3837/51 Тираж 620 Подписное

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