Ограничитель пускового тока инвертора

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения мощности, рассеиваемой на силовых элементах. Устр-во содержит коммутирующий транзистор 1, зашунтированный резистором 3, Вход инвертора подсоединен к конденсатору 7, На начальном этапе включения транзистор 1 закрыт, а конденсатор 7 заряжается через резистор 3, По мере заряда последнего транзистор 1 постепенно открывается, переходя в режим ограничения тока. Блок управления включается при достижении напряжением на конденсаторе 7 заданного значения. Схемапереходит в установившееся состояние, соответствующее окончанию процесса пуска, при насыщении транзистора 1. 1 з.п, ф-лы, 3 ил. вХ UdOn (Л 11 MSi Входз со 01 05 4 1 Uon It- Вход - 8fO ВходЗ W Вых. 0t/e.f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1356144

А1 (511 4 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 397005? /24-07 (22) 29.10,85 (46) 30.11.87. Бюл, N - 44 (72) В.В.Барташевич (53) 621.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 951594, кл. Н 02 M 3/335, 1980.

Патент CDIA М 3597657, кл. Н 02 Н 9/02, 1975. (54) ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПУСКОВОГО ТОКА ИНВЕРТ0РА (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение надежности путем уменьшения мощности, рассеиваемой на силовых элементах.

Устр-во содержит коммутирующий транзистор 1, зашунтированный резистором

3, Вход инвертора подсоединен к конденсатору 7. На начальном этапе включения транзистор 1 закрыт, а конденсатор 7 заряжается через резистор 3, По мере заряда последнего транзистор 1 постепенно открывается, переходя в режим ограничения тока, Блок управления включается при достижении напряжением на конденсаторе 7 заданного значения. Схема- переходит в установившееся состояние, соответствующее окончанию процесса пуска, при насыщении транзистора 1. 1 s,ï, ф-лы, 3 ил.

1356144

Изобретение относится к электро,технике.и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропринода для преобразования

5 постоянного напряжения, Цель изобретения — повышение на— дежности путем уменьшения мощности, рассеиваемой на силовых элементах.

На фиг.l изображена схема ограничителя; на фиг,2 — вариант выполнения схемы; на фиг.3 — диаграммы работы

orpаничителя, Ограничитель пускового тока содержит коммутирующий транзистор 1 (фиг,1) )5 резисторы 2-6, конденсатор 7, стабилитрон 8, управляющий транзистор 9 и пусковой блок 10 управления. Нагрузкой ограничителя является входная силоная цепь иннертора 11 с внешним возбуждением, подключенная параллельно конденсатору 7.

Транзистор 1 подключен коллектором к первому входному выводу для подключения источника входного напряжения 25

11в, а эмиттером через первый резистор

2 — к эмиттеру управляющего транзистора 9, к первому входу блока 10 управления и к первому выводу конденсатора 7, второй вывод которого соеди- 30 нен с вторым входным выводом для под.ключения источника входного напряжения U . Второй вывод для подключения вх ° дополнительного источника питания U>,t подключен через второй резистор 5 к базе коммутирующего транзистора и к коллектору управляющего транзистора 9, Балластный резистор 3 подключен параллельно транзистору 1, Между эмиттером транзистора 1 и базой транзистора 40

9 включен третий резистор 6, Последовательная цепь из четвертого резистора

4 и стабилитрона 8 включена между коллектором транзистора 1 и базой транзистора 9. Между вторым и третьим вхо-4„ дами блока управления включен источник опорного напряжения U» . Выходы блока 10 управления подключены к управляющим входам инвертора 11.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение на клеммах U», U 4,„, U.p (фиг. l ) равно нулю. В момент включения на клеммы Uj< U happ H Upq подаются на пряжения, причем U q»» U yon Вследствие того, что напряжение стабилизации стабилитрона 8 намного меньше U>Ä в цепи, образованной резистороя 4, стабилитроном 8 и переходом базаэмиттер транзистора 9, потечет ток, который переведет управляющий транзистор 9 в режим насыщения. В результате транзистор 9 зашунтирует переход база-эмиттер транзистора 1, переведя его в закрытое состояние. Это соответствует началу 1-го этапа заряда конденсатора 7 (момент t на фиг.3).

Зарядной цепью на этом этапе будет цепь, состоящая из резисторов 3 и2 (фиг,l), причем значение сопротивления резистора 3 намного больше, чем резистора 2, и поэтому величина тока заряда конденсатора 7 на этом этапе определяется н основном резистором 3.

На блок 10 управления подаются опорное напряжение П,„ и напряжение с положительного вывода конденсатора

7, В соотнетстнии с алгоритмом работы блока 10 управления, начиная с момента включения и до момента нарастания напряжения на конденсаторе ? до величины U „ (точка 3 на фиг.3), на выходах блока !О управления отсутствуют управляющие импульсы и иннертор ll находится в выключенном состоянии.

В конце первого этапа заряда конденсатора 7 (точка 1 на фиг,3) напряжение на конденсатОре превышает, по крайней мере, половину 1)вх, падение напряжения на резисторе 4 уменьшает-. ся и ток базы транзистора 9 начинает уменьшаться, При этом ток, протекающий в резисторе 5, начинает перераспределяться между цепью базы транзистора 1 и цепью коллектора транзистора 9.

Вследствие этого транзистор 1 начинает постепенно открываться и ток н нем будет расти (промежуток времени от t, до 1 на фиг.3).

С момента открывания транзистора

1 (точка 1 на фиг.3) начинается 2-й этап заряда конденсатора 7. На этом этапе ток заряда определяется внутренним сопротивлением транзистора 1 и резистора ?. По достижении тока, протекающего в резисторе ?, значения

? „ (точка ? на фиг.3) на нем создается падение напряжения, достаточное для прекращения процесса перераспределения тока, протекающего в резисторе 5, между транзистором 9 и базой транзистора 1 за счет тока, протекающего н резисторе 6.

135614

Вследствие этого в момент времени

1 транзистор 1 переходит в режим ограничения тока, а транзистор 9 — в линейный режим работы. В этих режимах транзисторы 1 и 9 будут находиться до 5 окончания заряда конденсатора 7.

На интервале времени t -t конден2 сатор 7 заряжается постоянным током, а напряжение на конденсаторе 7 (в точке 3) достигает уровня U „ 10 напряжение является пороговым значением, при котором блок 10 управления включается и начинает с этого момента вырабатывать на своих выходах управляющие импульсы, которые поступают 15 на инвертор 11, Инвертор 11 в момент времени t переходит Во включенное состояние и начинает потреблять ток, что приводит к снижению .крутизны заряда конденса- 20 тора 7, процесс заряда которого заканчивается в точке 4. При этом напряжение на конденсаторе 7 достигает значения U . В точке 4 ток заряда .конюх денсатора снижается до нуля и через транзистор 1 и резистор 2 протекает ток I который потребляет инвертор 11. На этом заканчивается 2-й этап заряда конденсатора 7.

Так как уровень тока, потребляемо-30 го инвертором 11, значительно ниже уровня ограничения Х,„, падение напряжения на резисторе в точке 4 снижается до значения, достаточного для запирания транзистора 9, и весь ток, 35 протекающий через резистор 5, потечет в цепь базы транзистора 1. Вследствие этого транзистор 1 переходит в режим насыщения, На этом заканчивается этап пуска, схема переходит в уста- 40 новившийся режим работы, 4

9 и переходу в линейный режим транзистора 1.

По мере снижения напряжения на конденсаторе 7 появляется и нарастает ток в цепи резистора 4 и стабилитрона 8, что в конечном счете переведет транзистор 9 в режим насыщения, а транзистор 1, в закрытое состояние, При снижении напряжения на конденсаторе 7 до значения 11 (точка 6

Stl ë на фиг,3) происходит прекращение работы блока 10 управления и выключение инвертора ll, Когда напряжение на конденсаторе 7 станет равным нулю, инвертор будет потреблять ток, равный значению I „ < (фиг.3), которое опренц деляется только сопротивлением резистора 3, Зто состояние сохранится до устранения короткого замыкания на выводах конденсатора 7.

Один из возможных вариантов выполнения блока 10 управления, входящего в состав ограничителя, приведен на фиг.2. Зта схема содержит делители

12 напряжений, компаратор П, 13, компаратор U „„ 14 и последовательно соединенные RS-триггер 15 и формироI ватель 16 управляющих сигналов ° .На входе детектора 17 и на выходе генератора 18 включены трансформаторы гальванической развязки. При этом выход 1 делителей 12 напряжений подключен к входу 1 компаратора 13, выход ? — к инверсному входу 2 компаратора 13 и к входу 1 компаратора 14, а выход 3 — к инверсному входу 2 компаратора 14.

Выходы компараторов 13 и 14 подключены к S- u R-входам триггера 15 соответственно. Входы 2 и 3 делителей 12 подключены к источнику опорного напряжения П„„.

В этом режиме ограничитель находится пока. на входных выводах поддерживается напряжение, превышающее уровень 11 выел

При этом под П „.„следует понимать минимально возможное значение напряжения на Входе инвертора 11, при50 котором сохраняется его нормальная работа, обеспечивающая требуемые технические характеристики.

При коротком замыкании на выводах конденсатора 7 в первый момент возрастает ток через транзистор l, Ограничение наступает вследствие тока, который течет в цепи резистора 6, что приводит к открыванию транзистора

Блок управления работает следующим образом, В .исходном состоянии на входы 2 и 3 делителей 12 поступает стабилизированное опорное напряжение от источника U „, которое после деления используется как пороговое напряжение для компараторов 13 и 14, Пока напряжение на входе 1 (фиг,2) делителей 12 (на конденсаторе.7 фиг,l) равно нулю или остается меньше значения U >„„„

,точка 7 на фиг.3) напряжение на выходе 2 делителей 12 остается меньше пороговых значений компараторов 13 и

14. При этом на выходе компаратора

13 — уровень "1" (фиг.3в), а на выхо1356144

5 де компаратора 14 — уровень "О" .(фиг.Зг), Триггер 15 находится в исходном состоянии, при котором íà его выходе уровень "О" (фиг.Зд), запрещающий работу релаксационного генератора 16, Вследствие этого на выходах блока . управления отсутствуют управляющие импульсы, При достижении напряжения на входе 1 делителей 12 значения (точка 7 на фиг.Ç) срабатывает компаратор 13, на выходе которого формируется уровень "01 (фиг.Зн), подтверждающий исходное состояние триггера 15 (фиг.Зд). При достижении напряжения на конденсатора 7 значения (1 „, (точка 3 на фиг,З) напряжение на выходе ? делителей 12 станонится достаточным для срабатывания компаратора 14, на выходе которого формируется уровень "1" (фиг ° Зг), вызывающий переключение триггера 15 по Б-входу.

Ha его выходе формируется уровень

"1" (фиг.Зд), Формирователь 16 управляющих сигналов начинает генерировать на выходах 1 и ? парафазные управляющие импульсы (фиг.Зе, ж), включающие инвертор 11. Это состояние блока управлейия сохранится при всех значе- ниях напряжения на конденсаторе 7, превышающих значение U „, . При снижении напряжения на конденсаторе 7 до значения U @„„ (точка 8 на фиг.З), что может произойти н случае уменьшения напряжения П „или при коротком 35 замыкании на выходе ограничителя, L напряжение на выходе 2 делителей 12 снижается до значения, достаточного для возвращения компаратора 14 в исходное состояние (фиг,Зг), которое, 4О в свою очередь, подтверждает предыдущее состояние триггера 15., При дальнейшем снижении напряжения на конв„„ (т на фиг.З) напряжение на выходе 2 делителей 12 становится достаточным о для нозвращения компаратора 13 в исходное состояние (фиг.Зв), при этом триггер 15 опрокидывается по S-входу и на его выходе (фиг,Зд) формируется уровень "О . ьормула изобр етения

1. Ограничитель пускового тока инвертора с внешним возбуждением, содер55 жащий подключенную к входным выводам цепочку иэ последовательно .Оединенных коммутирующего транзистора, первбго резистора и конденсатора, подключенного к силовому входу инвертора, последовательную цепь из второго резис" тора и управляющего транзистора, третий резистор, включенный между эмиттером коммутирующего транзистора и базой управляющего транзистора, коллектор которого соединен с базой коммути» рующего транзистора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения мощности, рассеиваемой на силовых элементах, введены балластный резистор, включен-, ный параллельно коммутирующему транзистору, цепь из последовательно соединенных четвертого резистора и стабилитрона, включенная между коллектором коммутирующего транзистора и базой управляющего транзистора, а также пусковой блок управления, при этом эмиттер управляющего транзистора подключен к выводу конденсатора, соединенному с первым резистором, а также к первому входу пускового блока управления и к первому выводу для подключения дополнительного источни-ка питания, в-.îðîé вывод которого подключен к второму резистору, между вторым и третьим входами блока управления включен источник опорного напряжения, а выходы пускового блока управления соединены с соответствующими управляющими входами инвертора, 2. Ограничитель по п.1, о т л и— ч а ю щ и й. с я тем, что пусковой блок управления содержит делители напряжений, компаратор включения, компаратор выключения, а также последовательно соединенные R-S-триггер и формирователь управляющих импульсов, при этом три входа делителей напряжений подключены к трем входным выводам пускового блока управления соответственно, первый выход делителей напряжения подключен к одному из входов компаратора выключения, другой нход которого подключен к второму выходу делителей напряжения и к одному из входов компаратора включения, другой вход которого подключен к третьему выходу делителей напряжения, выходы компараторов выключения и включения подключены к Б- и R-входам триггера соответственнО.

1356144 но

E)

Ъж

Фиуме

Составитель В.Моин

Редактор Н,Слободяник Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско

Заказ 5807/51 тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

rio делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раупская наб, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4