Регулируемый преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к преобразователям постоянного напряжения в постоянное , и может быть использовано в устройствах, требующих широкого диапазона регулирования выходного напряжения и тока нагрузки. Целью изобретения является повышение надежности преобразователя. Блок 13 сигналов управления в зависимости . от сочетания полярности сигналов на его входах формирует на своих выходах сигналы управления тиристором 1 и транзисторным узлом 2 гашения, включая один из них, блокируя включение другого или блокируя включение обоих элементов. Это увеличивает помехозащищенность преобразов.ателя. Введение в схему преобразователя второго элемента 24 сравнения также повышает надежность преобразователя. При нахождении величины напряжений, вырабатываемых источником 23 дополнительных напряжений,, в рабочем допуске сигнал с выхода щиротно-импульсного модулятора 9 проходит через элемент И 10 и преобразователь 11 уровня без изменения. В случае выхода величины дополнительных напряжений за пределы допуска на выходе второго элемента 24 сравнения появляется сигнал, приводящий к появлению на входе 25 блока 13; сигналов управления сигнала отрицательной полярности , независимо от состояния сигнала на выходе шИротно-импульсного модулятора 9. Это приведет к выключению силовых элементов и прекращению работы преобразователя. 1 ил. с $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН,„„80„„И98942 (п 4 " 02 М 3/135, Н 02 Н 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1). 4081861/24-07 (22; 04.07.86 (46) 23.05.88. Бюл. У 19 (72) В.Н.Бродовский, Б.Н.Каржавов, Ю.П.Рыбкин, Г.И.Геруцкий и В.А.Крепостнов (53) 621 314.57:621.316.925.4(088.8) (56) Источники электропитания на полупроводниковых приборах / Под ред.

С.Д.Додика и Е.И.Гальперина. — М.: . Советское радио, 1969, с.406, рис.Х.1а.

Авторское свидетельство СССР

В 932582, кл. Н 02 M 3/135, 1980. (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в постоянное,и может быть использовано в устройствах, требующих широкого диапазона регулирования выходного напряжения и тока нагрузки. Целью изобретения является повышение надежности преобразователя. Блок 13 . сигналов управления в зависимости . от сочетания полярности сигналов на его входах формирует на своих выходах сигналы управления тиристором

1 и транзисторным узлом 2 гашения, включая один из них, блокируя включение другого или блокируя включение обоих элементов. Это увеличивает помехозащищенность преобразователя.

Введение в схему- преобразователя второго элемента 24 сравнения также повышает надежность преобразователя.

При нахождении величины напряжений, вырабатываемых источником 23 дополнительных напряжений, в рабочем допуске сигнал с выхода широтно-импульсного модулятора 9 проходит через элемент И 1О и преобразователь 11 уровня без изменения. В случае выхода величины дополнительных напряжений за пределы допуска на выходе второго элемента 24 сравнения появляется сигнал, приводящий к появлению на входе 25 блока 13 сигналов управления сигнала отрицательной полярности, независимо от состояния сигнала на выходе широтно-импульсного модулятора 9 ° Это приведет к выключению силовых элементов и прекращению работы преобразов,ателя. 1 ил.

1398042

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в постоянное, и может быть использовано в устройствах, требуюших широкого диапазона регулирования выходного напряжения и тока нагрузки.

Цель изобретения -- повышение надежности преобразователя.

На чертеже представлена функциональная схема регулируемого преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

Преобразователь содержит тиристор

1 и подключенный параллельно ему транзисторный узел 2 гашения, LCD-фильтр

3, связанный с входом интегратора

4, датчик 5 тока и сумматор 6, выходы которых соединены с соответствующими входами первого элемента 7 сравнения, датчик 8 напряжения, широтноимпульсный модулятор 9 (ШИМ), элемент И 10, преобразователь 11 уровня,датчик 12 состояния тиристора, 25 блок 13 сигналов управления с пер- вым 14, вторым 15, третьим 16 и четвертым 17 резисторами, первым 18 и вторым 19 диодами, формирователь 20 импульсов управления тиристором, формирователь 21 импульсов управленйя транзисторным узлом гашения, входы которого соединены с соответствую:щими выходами мультивибратора 22, | источник 23 дополнительных напряжений 35 и второй элемент 24 сравнения. Один !

;вход сумматора 6 соединен с выходом

:интегратора 4, а другой его вход— с выходом датчика 8 напряжения. Один вход элемента И 10 соединен с выхо- 40 дом второго элемента 24 сравнения, а другой вход — с выходом ШИМ 9, к входу которого подсоединен.выход первого элемента 7 сравнения. Вход преобразователя 11 уровня соединен с вы-45 ходом элемента И 10, а его выход через последовательно соединенные первый резистор 14 и подключенный к нему катодом первый диод 18 связан с входом формирователя 20 импульсов уп- 50 равления тиристором и через второй резистор 15 — с входом мультивибратора 22. Входы датчика 12 состояния тиристора соединены с силовыми электродами тиристора 1, а его выход че- рез последовательно соединенные третий резистор16 и падлкн>ченный к нему анодом второй диод 1> связан с входом формировате.>я 20 импу>ясов управления тиристором, выход которого связан с управляющим электродом тиристора 1. Выход формирователя 21 импульсов управления транзисторным узлом гашения связан с транзисторным узлом 2 гашения, а источник 23 дополнительных напряжений — с входом второго элемента 24 сравнения.

Транзисторнь>й узел 2 гашения предназначен для выключения тиристора 1 путем подачи на его силовые электроды обратного напряжения, вырабатываемого источником 23 дополнительных напряжений, Сумматор 6 суммирует постоянное напряжение с датчика 8 напряжения (пропорционально выходному напряжению преобразователя У „„ ) и переменное напряжение с интегратора 4, образуемое путем интегрирования с помощью апериодического звена напряжения, снимаемого с вторичной обмотки силового дросселя LCD-фильтра 3.

Первый элемент 7 сравнения сравнивает сигналы с датчика 5 тока и сумматора 6 с сигналом задания U », определяющим величину выходного напряжения преобразователя U „„, и управляет работой ШИМ 9, Преобразователь 11 уровня преобразует однополярный сигнал высокого и низкого 1уровней с выхода элемента

И 10 в разнополярный, необходимый для работы блока 13 сигналов управления.

Датчик 12 состояния тиристора служит для контроля за величиной напряжения на силовых электродах тиристора 1.

Формирователь 20 импульсов управления тиристором служит для включения тиристора 1 и выполнен в виде источника тока на транзисторе, выход которого гальванически развязан от источника его питания.

Формирователь 21 импульсов управления транзисторным узлом гашения предназначен для управления транзисторным узлом 2 гашения и включает в себя два транзисторных усилителя, один из которых формирует сигналы на включение узла, а другой — на выключение. В свою очередь указанные усилители управляются сигналами с со— ответствующих выходов мультивибратора 22.

Мультивибратор 22 представляет собой транзисторный мультивибратор, 25

До тех пор, пока величина переменной составляющей напряжения с выхо,да сумматора 6 не дорастет до вели 45 чины верхнего порога срабатывания

IIIHM 9, на вход 25 блока 13 сигналов управления поступает сигнал поло,"ки4 тельной полярности. В то же время на вход 26 того же блока с датчика 50

12 состояния тиристора поступает сигнал отрицательной полярности, что соответствует открытому состоянию тиристора 1. При указанных полярностях сигналов на соответствующи входах блока 13 сигналов управления на его выходе 27 будет сигнал отрицательной полярности,,а на выходе 28 сигнал. положительной полярности.ДиПри выключении транзисторного узла 2 гашения напряжение на силовых электродах тиристора 1 начинает уве55 личиваться и при достижении определенной величины напряжение на выходе датчика 12 состояния тиристора изменяет свою полярность с отрицательной на положительную. На входе 26 блока

13980 управление режимом работы которого осуществляется по базовым цепям транзисторов сигналом, снимаемым с выхода блока 13 сигналов управления.

В зависимости от полярности сигнала на выходе блока 13 сигналов управления мультивибратор 22 может находиться в двух режимах работы: автоколебательном и заторможенном.

Источник 23 дополнительных напря-. жений является преобразователем напряжения источника питания U „, в ряд напряжений, обеспечивающих,работу преобразователя, и может быть выполнен в виде маломощного статического преобразователя с диодными выпрямителями.

Второй элемент 24 сравнения сравнивает напряжения, поступающие с источника 23 дополнительных напряжений, с опорными напряжениями U ö и U, сп, сп э которые и определяют рабочий диапазон (допуск) изменения величины дополнительных напряжений.

Преобразователь в установившемся режиме работает следующим образом, Пусть тиристор 1 и транзисторный узел 2 гашения находятся в. выключенном состоянии, а напряжение на выходе преобразователя U „„ не равно нулю, После включения тиристора 1 ток, протекающий через силовой дроссель LCD-фильтра 3, начинает нарас— тать. Одновременно начинает увеличиваться и переменное напряжение,.снимаемое с интегратора 4. При этом постоянное напряжение, поступающее с выхода датчика 8 напряжения на один из входов сумматора 6, компенсирует на первом элементе 7 сравнения сигнал задания Uzo .

42

4 оды 18 и 19 нахоцчтся в закрытом состоянии.

Отрицательный сигнал на входе формирователя 20 импульсов управле»ия тиристором приводит к его выключению и снятию включающего импульса напряжения с управляющего электрода тиристора 1 (при этом тиристор 1 остается во включенном состоянии). Положительный сигнал на входе мультивибратора 22 приводит его в такое устойчивое состояние (заторможенный режим работы), ри котором на выходе формйрователя 21 импульсов управления транзисторным узлом гашения формируется сигнал, обеспечивающий нахождение транзисторного узла 2 в выключенном состоянии °

Как только величина переменной составляющей напряжения с выхода сумматора 6 дорастет до величины верхнего порога срабатывания ШИМ 9, сигнал на входе 25 блока 13 сигналов управления принимает отрицательную полярность, что приводит к появлению на выходе 28 того же блока сигнала отрицательной полярности (полярность сигналов на входе 26 и выходе 27 остаются отрицательными). При этом диоды 18 и 19 блока 13 сигналов управления остаются в закрытом состоянии.

При отрицательной полярности сигнала на входе мультивибратора 22, он запускается (автоколебательный режим работы) и вырабатывает сигнал, под действием которого формирователь

21 импульсов управления транзисторным узлом гашения включает транзисторный узел 2 гашения и соответствен»о при этом выключается тиристор 1.

Через интервал времени, определяемый паспортным временем выключения тиристора 1 и задаваемый длительностью сигнала с мультивибратора 22, последний меняет свое состояние, и воздействуя на соответствующий усилитель, формирователь 21 импульсов управления транзисторным узлом гашения выключает транзисторный узел 2 гашения.

5 13

13 сигналов управления имеется положительный сигнал, а на входе 25 отрицательный. Это приводит к тому, что диоды 18 и 19 открываются. Величины резисторов 15 и 17, 14 и 16 выбраны попарно равными, а соотношение величин указанных пар соответственно находится в такой пропорции, при которой на соответствующих выходах

27 и 28 блока 13 сигналов управления образуются соответственно сигналы отрицательной и положительной полярности. При этом происходит блокировка включения формирователя 20 импульсов управления тиристором и блокировка запуска мультивибратора 22, т.е. в этот момент осуществляется блокирование включения тиристора 1 и транзисторного узла 2 гашения.

После выключения транзисторного узла 2 гашения противоиндуктивный диод LCD-фильтра 3 открывается, и при этом ток через силовой дроссель, а вместе с ним и переменная составляющая напряжения с выхода сумматора

6 начинают уменьшаться. При достижении этим напряжением величины нижнего порога срабатывания ШИИ 9 сигнал на входе 25 блока 13 сигналов управления принимает положительную полярность (на входе 26 сигнал остается положительным). В этом случае диоды 18 и 19 блока 13 сигналов управления закрываются и сигнал на вы оде 27 принимает положительное зна-! . ение (на выходе 28 сигнал остается положительным), что приводит к включению тиристора 1 через формирователь 20 импульсов управления тиристо ом и блокировке включения транзи- сторного узла 2 гашения. При включении тиристора 1 ток через дроссель

ЬСВ-фильтра 3 начинает увеличиваться, и цикл работы преобразователя повторяется.

Для повышения надежности работы преобразователя предусмотрена возможность подачи повторных команд на выключение тиристора 1, если он не выключается от первой команды. Для этого мультивибратор 22 вырабатывает повторные сигналы на включение гранзисторного узла 2 гашения, Длигельность повторных команд на выключение тиристора 1 определяется временем выключения тиристора 1, а пауза между ними — приведением трансформаторов формирователя 21 импуль98042

40 вателя.

55

25 сов управления транзисторным узлом гашения в исходное рабочее состояние, Повторные команды подаются до тех пор, пока на входе мультивибратора 22 будет сигнал .отрицательной полярности, что в свою очередь определяется состоянием тиристора 1 и транзисторного узла 2 гашения.

Таким образом, в схеме преобразователя контролируется состояние силовых элементов, Блок 13 сигналов управления в зависимости от сочетания полярности сигналов Hà его входах формирует на своих выходах сигналы управления тиристором и транзисторным узлом 2 гашения, включая один из них, блокируя включение другого или блокируя включение обоих элементов. Это увеличивает помехозащищенность преобразователя.

Введение в схему преобразователя второго элемента 24 сравнения также повышает надежность преобразователя.

При нахождении величины напряжений, вырабатываемых источником 23 дополнительных напряжений, в рабочем допуске сигнал с выхода ШИМ 9 проходит через элемент И 10 и преобразователь 11 уровня без изменения. В случае выхода величины дополнительных напряжений за пределы допуска на выходе второго элемента 24 сравнения появляется сигнал, приводящий к появлению на входе 25 блока 13 сигналов управления сигнала отрицательной полярности независимо от состояния сигнала на выходе ШИН 9. Это приводит к выключению силовых элементов и .прекращению работы преобразоПреобразователь защищен от перегрузок по току. При увеличении тока нагрузки больше заданного датчика 5 тока формирует сигнал, который, воздействуя на первый элемент 7 сравнения, приводит к уменьшению выходного напряжения преобразователя (вплоть до нуля). В этом случае сигнал задания U компенсируется сигналом с датчика 5 тока, При снятии перегрузки по току преобразователь автоматически возвращается в исходный режим работы.

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь постоянного напряжения в постоянное, 98042

Составитель О.Мещерякова

Редактор Н.Яцола Техред М.Дидык Корректор Н.Король

Заказ 2275/54 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

7 13 содержащий последовательно включенные в силовую шину тиристор и LCDфильтр, транзисторный узел гашения, управляющий вход которого и управляющий вход тиристора соединены с выходами соответствующих формирователей импульсов управления, датчик тока, датчик 1напряжения, первый элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом источника сигнала задания, а выход — с входом широтно-. импульсного модулятора, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены датчик состояния тиристора, интегратор, сумматор, блок сигналов управления, включающий в себя два ди. ода и четыре резистора, мультивибратор, преобразователь уровня, источник дополнительных напряжений, второй элемент сравнения и элемент

И, причем один вход элемента И соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, а другой вход -ъ с выходом второго элемента сравнения, первый вход которого соединен с источником дополнительных напряжений, а второй и третий входы соединены соответственно с первым и вторым источниками опорных напряжений, вход преобразователя уровня соединен с выходом элемента И,а его ш ход через последовательно соединенные первый резистор и подключенный к нему катодом первый

6 диод блока сигналов управления соединен с входом формирователя импульсов управления тиристором и через второй резистор того же блока — с входом мультивпбратора, выходы Ко торого соединены с входами формирователя импульсов управления транзисторным узлом гашнеия, выход датчика состояния тиристора через последователько соединенные третий резистор и подключенный к нему анодом второй диод блока сигналов управления соединен с входом мультивибратора и через четвертый резистор того же блока с входом формирователя импульсов управления тиристором, входы датчика состояния тиристора подключены к силовым электродам тифистора, выход датчика тока соединен с вторым входом первого элемента сравнения, с третьим входом которого соединен выход сумматора, причем один вход сумматора соединен с выходом датчика напряжения,а другой его вход — с вы30 ходом интегратора. Вход которого со единен с LCD-фильтром.