Ключевой регулятор напряжения постоянного тока с защитой от перегрузки по току

 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах ключевых регуляторов напряжения постоянного тока. Цель изобретения - повьшение КПД и надежности . В базовую цепь силового транзистора I с пропорционально токовым управлением от согласующего трансформатора 7 включен резисторный датчик 18 тока. При перегрузках срабатьтает ключ 15, шунтируя обмотки 6,14 трансформатора 7. Ключ 15. выключается во время нерабочего такта силового транзистора I, т.е. если условия перегрузки сохранены, то обеспечивается мгновенное ограничение ток.а в силовом транзисторе 1 за каждьй коммутационный период. 1 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9> (И) (51) 4 G 05 F 1/573

Т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4123209/24-07 (22) 27.06.86 (46) 07.10.88.Бюл. М 37 (72) В.А.Бычков (53) 621 .31 6.722 ° 1 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 983687, кл. G 05 F 1/569, 1982, Авторское свидетельство СССР

У 1198496, кл. G 05 F 1/569, 1984, (54) КЛЮЧЕВОЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ПО ТОКУ (57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах ключевых регуляторов напряжения постоянного тока. Цель изобретения — повышение КПД и надежности. В базовую цепь силового транзистора 1 с пропорционально токовым управлением от согласующего трансформатора 7 включен реэисторный датчик

i8 тока. При перегрузках срабатывает ключ )5, шунтируя обмотки 6,14 трансформатора 7. Ключ 15 выключается во время нерабочего такта силового транзистора. 1, т.е. если условия перегрузки сохранены, то обеспечивается мгновенное ограничение тока в силовом транзисторе 1 эа каждый коммутационный период. нл.

1429099

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в

: устройствах ключевых регуляторов напряжения постоянного тока.

Цель изобретения — повышение коэффициента полезного действия и надежности.

На чертеже показана электрическая схема ключевого регулятора напря- 10 .жения постоянного тока с защитой от, перегрузки по току.

Ключевой регулятор выполнен на силовом транзисторе 1, в коллекторную цепь которого включена первичная 15 обмотка 2 силового трансформатора 3,, его вторичная обмотка 4 подключена к выпрямителю 5, связанному с выходом ключевого регулятора. Переход базаэмиттер силового транзистора 1 связан с выходной обмоткой 6 согласую щего трансформатора 7 узла 8 пропорционально-токового управления. Трансформатор 7 имеет обмотку 9 положительной обратной связи по току. 25

Связь эмиттера силового транзистора

1 с выходной обмоткой 6 выполнена через входную и общую клеммы 10 и 11 узла 12 защиты по току. Для усиления

I шунтирующего воздействия со стороны узла 1 2 защиты по току на устройстВо 8 пропорционально-токового управления его выход (клеммы общая 11 и выходная 13 ) подключены к последовательно включенным выходной 6 и вольтдобавочной 14 обмоткам согласую= щего трансформатора 7.

Исполнительным элементом защиты

12 является ключ 15, выполненный на паре комплементарных транзисторов, <0 подключенный к выходным клеммам 11 и

13 узла 12 через первый диод 16.

Цепь управления ключа 15 подключена через токоограничива1ощий резистор 17 к резисторному датчику 18 тока, связанному с входными клеммами

10 и 11. (При налйчии на переднем фронте сигнала, поступающего с датчика

18 тока, короткого коммутационного импульса повышенной амплитуды полезно внести в состав узла 12 защиты конденсатор 19 малой емкости для слабого интегрирования фронта сигнала).

Для обеспечения эффекта "защелки" ключа 15 узел 12 защиты имеет источ55 ник нормированной накопленной энергии, содержащий вспомогательную обмотку 20 в составе силового трансформатора 3, выпрямитель — третий диод 21 и накопительный конденсатор 22. Дополнительный резистор 23 выполняет вспомогательную функцию— устраняет заряд накопительного конденсатора 22 до амплитуды короткого выброса напряжения, являющегося продолжением фронта импульса напряжения, поступающего с обмотки 20. Первый резистор 24, связывающий накопительный конденсатор 22 с ключом 15, нормирует величину тока разряда конденсатора 22 через ключ 15, а второй резистор 25 улучшает динамические пара— метры ключа 15 и совместно с токоограничительным резистором 17 определяет величину тока выключения ключа 15.

Второй диод 26, включенный в цепь, связывающую источник нормированной накопленной энергии с ключом 15, устраняет шунтирование выхода устройства пропорционально-токового управления накопительным конденсатором 22 °

Ключевой регулятор работает следующим образом.

При отпирании силового транзистора

-1 сигналом, приходящим с узла 8 пропорционально-токового управления, заряжается накопительный конденсатор

22 до величины напряжения на обмотке 20 силового трансформатора 3. В базу силового транзистора 1 (вследствие действия положительной обратной связи по току коллекторной цепи с базовой с помощью обмотки 9 в составе согласующего трансформатора 7} поступает ток, пропорциональный по величине току в коллекторной цепи.

Если за время открытого состояния силового транзистора 1 его ток коллектора достигнет предельного значения, то падением напряжения на резисторе датчика 18 тока будет включен ключ 15 узла 12 защиты по току, который зашунтирует обмотки 6 и !4 узла 8 пропорционально-токового управления.

Силовой транзистор 1 запирается, а ключ 15 продолжает шуктировать вы- ход узла 8 с некоторым перекрытием оставшегося времени рабочего такта силового транзистора 1 несмотря на отсутствие управляющего сигнала для ключа 15. Это иск!почает "дребезг" ключа, что обеспечивается в результате защелкивания ключа 15 на заданное время (примерно Т/2), которое определяется величиной тока выключения ключа 15 и временем разряда на него на1429099

ВНИИПИ Заказ 5125/45 Тираж 866 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 копительного конденсатора 22 через ограничивающий разрядный ток резистор 24. Выключается ключ 15 уже в отрезок времени нерабочего такта силоаого транзистора 1, когда на его вход поступает с узла 8 управления запирающее напряжение. Если к следующему рабочему такту силового транзистора 1 перегрузка не будет устране- lp на, .о вышеописанный процесс повторяется. Таким образом, узел 12 защиты по току выполняет задачу мгновенного ограничения тока, текущего через силовой транзистор I ключевого регу- 15 лятора н каждый коммутационный период, не вызывая при этом необратимого выключения преобразователя при краткавремнной перегрузке. 20

Для повышения надежности защиты ключевого регулятора от перегрузки целесообразно наряду с рассмотренной

25 зашитой по току ввести в состав ключевого регулятора таймер допустимого времени перегрузки, выключающий ключевой регулятор при длительном .установившемся режиме перегрузки.

ЭО

Предлагаемое техническое решение ключевого регулятора с защитой от перегрузки по току повышает КПД ключевого регулятора и его надежность, поскольку снижает внутренние тепловыделения, оообенно если он питается от низковольтной бортовой сети, например. 27 В, поскольку при переносе датчика тока защиты иэ эмиттерной цепи в 4р базовую цепь силового транзистора мощность, рессеиваемая на нем, снижается примерно в & раз, где P — коэффициент усиления по току силового транзистора ключеного регулятора. Тех-45 ническое решение защиты по току универсально и не зависит от исполнения схемы управления, поскольку осуществляет прямое воздействие на сигнал управления силоным транзистором, а не на внутренние цепи устройства управления.

Формула изобретения

Ключевой регулятор напряжения постоянного тока с зашитой ат перегрузки по току, содержащий силовой транзистор, силовой трансформатор, узел пропорционально-таковага управления с согласующим трансформатором, который имеет обмотку положительной обратно.I CBH3H IIO TOKpp H Ttoo31P oHéтельно соединенные выходную и вольтдобавочную обмотки, и узел защиты от перегрузки по току, состоящий из резисторнаго датчика тока, токаограничительного резистора, ключа, выполненного на комплементарной паре транзисторов, резистора, трех диодов, накопительного конденсатора и вспомогательной обмотки в составе силоного трансформатора, первичная обмотка которого, переход коллектор-эмиттер силового транзистора и обмотка положительной обратной снязи па току согласующего трансформатора включены последовательно между входными клеммами, база силового транзистора подключена к общему выводу ныхоцной и вольтдобавочной обмоток согласующего трансформатора, выход ключа подключен через первый диод к другому выводу вальтдобавочной обмотки согласующего трансформатора и через резистор и второй диод — к одним из выводов накопительного конденсатора и третье" го диода, другие выводы которых по отдельности подключены к вспомогательной обмотке силового трансформатора, причем указанный другой вывод накопительного конденсатора соединен с общим выводом ключа и одним иэ выводов датчика тока, который другим выводом через токоограничительный резистор соединен с входом ключа, о т" л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, обмотка положительной обратной связи по току согласующего трансформатора включена в цепь коллектора силового транзистора, а датчик тока включен между эмиттером силового транзистора и свободным выводом выходной обмотки согласующего трансформатора.