Транзисторный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в еистемах электропитания различных электронных устройств. Цель - повышение надежности путем автоматической синхронизации импульсов управления. Устр-во содержит полумостовой инвертор 1 с силовыми транзисторами 2 и 3, имеющими управляющие , входы 4 и 5. Датчик 6 тока и последовательный резонансный контур 7 включены последовательно в вы.ходную цепь инвертора 1. Блок 8 управления первым входом 9 соединен с вы.ходом датчика 6 тока, а вторым входом 10 - с источником управляющих импульсов . Логический узел 11, входящий в состав блока 8 управления, содержит два двухвходовых логических элемента И-НЕ 20, 21, реле 22 времени, одновибратор 23 с прямым 24 и инверсным 25 выходами и входовый логический элемент ИЛИ-НЕ 26. Для отпирания силовых транзисторов 2 и 3 на их управляющие входы 4 и 5 подается короткий запускающий импульс, который подхватывается положительной обратной связью по току, обеспечивая их пропорционально-токовое управление. В момент, предществующий окончанию тока, на силовой транзистор подается запирающий импульс, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„. 1436226 А1 511 4 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4215946/24-07 (22) 25.03.87 (46) 07.11.88. Бюл. № 41 (72) Ю. С. Бараник, А. П. Пономарев и П. В. Маланов (53) 621.314.58 (088.8) (56) Патент США № 4017784, кл. Н 02 М 3/335, 1977.

Европейский патент № 0099768, кл. Н 02 М 3/335, 1984. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в еистемах электропитания различных электронных устройств. Цель — повышение надежности путем автоматической синхронизации импульсов управления. Устр-во содержит полумостовой инвертор 1 с силовыми транзисторами 2 и 3, имеющими управляющис входы 4 и 5. Датчик 6 тока и последовательный резонансный контур 7 включены последовательно в выходную цепь инвертора 1.

Блок 8 управления первым входом 9 соединен с выходом датчика 6 тока, а вторым входом 10 — с источником управляющих импульсов. Логический узел 11, входящий в состав блока 8 управления, содержит два двухвходовых логических элемента И вЂ” НЕ

20, 21, реле 22 времени, одновибратор 23 с прямым 24 и инверсным 25 выходами и двухвходовый логический элемент ИЛИ вЂ” НЕ 26.

Для отпирания силовых транзисторов 2 и 3 на их управляющие входы 4 и 5 подается короткий запускающий импульс, который подхватывается положительной обратной связью по соку, обеспечивая их пропорционально-токовое управление. В момент, предшествующий окончанию тока, на силовой транзистор подается запирающий импульс, 1 з.п. флы, 2 ил.

Г 1

1436226

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного напряжения.

Цель изобретения — повышение надежности путем автоматической синхронизации импульсов управления.

На фиг. 1 показана схема предложенного преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы токов и напряжений, поясняющие его работу.

Транзисторный преобразователь содержит полумостовой инвертор 1 с силовыми транзисторами 2 и 3, имеющими управляющие входы 4 и 5. Датчик 6 тока и последовательный резонансный контур 7 включены !5 последовательно в выходную цепь инвертора.

Блок 8 управления имеет первый вход 9, соединенный с выходом датчика 6 тока, и второй вход 10 для подключения источника управляющих импульсов.

Блок 8 управления содержит логический узел 11, распределитель 12 импульсов с входным выводом 13 и выходными выводами 14 и 15, соединенными с управляющими обмотками 16.1 и 16.2 трансформаторов тока через промежуточные усилители 17.1 и 17.2 и 25 конденсаторы 18.1 и 18.2. Вторичные обмотки 19.1 и 19.2 трансформаторов тока подключены к управляющим входам 4 и 5 силовых транзисторов 2 и 3, а первичные обмотки этих трансформаторов ключены последовательно в выходную цепь инвертора 1.

Узел 11 содержит первый 20 и второй 21 двухвходовые логические элементы И†HE, реле 22 времени, одновибратор 23 с прямым

24 и инверсным 25 выходами и двухвходовый логический элемент ИЛИ вЂ” HE 26. Вы35 ход датчика 6 тока через последовательно включенные выпрямитель 27, пороговый элемент 28 и дифференциатор 29 соединены с первым входом элемента И вЂ” НЕ 21.

Выход двухвходового логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ 26 соединен с первым вхо- 40 дом реле 22 времени, второй вход которого соединен с выходом первого двухвходового логического элемента И вЂ” НЕ 20, а выход— с вторым входом второго двухвходового логического элемента И вЂ” НЕ 21, выход кото- 45 рого соединен с входом одновибратора, прямой выход 24 которого соединен с входом 13 распределителя 12 импульсов и первым входом первого двухвходового логического элемента И†HE 20, второй вход которого соединен с входным выводом 10 блока 8 уп- 50 равления и первым входом двухвходового логического элемента ИЛИ вЂ  26, второй вход которого соединен с инверсным выходом 25 одновибратора 23.

Преобразователь работает следу.ющим образом.

При подаче на вывод 10 сигнала «Лог.1» (фиг. 2, Цо ) на выходе первого двухвходового логического элемента И вЂ” НЕ 20 устанавливается сигнал «Лог.0» (фиг. 2,U>z ), который взводит реле 22 времени, на выходе которого устанавливается сигнал «Лог.1» (фиг. 2,U ). Так как в исходном состоянии на выходе дифференциатора 29 присутствует сигнал «Лог. 1» (фиг. 2, U ), то на выходе второго двухвходового логического элемента И вЂ” НЕ 21 устанавливается сигнал «Лог.03 (фиг. 2, U«), который без задержки передается через одновибратор 23 на вывод 13 распределителя 12 (фиг. 2, 1,з ), и первый вход двухвходового логического элемента

И вЂ” НЕ 20, на выходе которого сигнал «Лог.

О» сразу меняется на сигнал «Лог. 1» (фиг. 2, Uz0), по которому реле 22 времени начинает отсчет выдержки, выбираемой заведомо больше полупериода колебаний последовательного резонансного контура 7.

На выходе 14 распределителя 12 импульсов устанавливается сигнал «Лог. 1» (фиг. 2, Ц ), который через усилитель 17.1 приводит к заряду через управляющую обмотку

16.1 трансформатора тока конденсатора 18.1 и, следовательно, к формированию короткого запускающего импульса на управляющем входе 4 силового транзистора 2. Это приводит к открытию силового транзистора 2 и прохождению через последовательный резонансный контур 7, датчик 6 тока, первичные обмотки 16.1 и 16.2 трансформаторов тока полуволны зарядного тока синусоидальной формы (фиг. 2, 1!в). При этом обеспечивается формирование запирающего напряжения на управляющем входе 5 силового транзистора 3 и пропорционально-токовое управление силовым транзистором 2 (фиг. 2, U< и

U ). Из сигнала с выхода датчика 6 тока после выпрямления выпрямителем 27, прохождения через пороговый элемент 28 и дифференциатор 29 формируются короткие импульсы синхронизации — в моменты окончания полуволн тока через последовательный pe30HHHcHbIH контур (фиг. 2, Ug, U27, U28 U29) °

Регулировкой порога срабатывания порогового элемента 28 моменты формирования импульсов синхронизации могут быть смещены относительно моментов окончания полуволн тока через последовательный резонансный контур 7. При окончании полуволны зарядного тока последовательного резонансного контура 7 короткий импульс синхронизации (фиг. 2, U<<) подается на первый вход двухвходового логического элемента И вЂ” НЕ

21 (фиг. 2, Up< ) и по его положительному фронту запускается одновибратор 23, формирующий импульс (фиг. 2, U ) уровнем логической «1» длительностью, равной необходимой гарантированной задержке между последовательными включениями силовых транзисторов 2 и 3. Импульс уровнем логической «1» с выхода 24 одновибратора 23 инвертируется первым двухвходовым логическим элементом И вЂ” HE 20 и до окончания

1436226

Формула изобретения

55 времени выдержки реле 22 времени (время его выдержки выбрано заведомо больше полупериода колебаний последовательного резонансного контура 7) переводит его в исходное состояние — сигнал на выходе реле

22 времени не изменяется и остается на уровне логической «1» (фиг. 2, U y) .

Изменение сигнала на входе 13 узла на логическую «1» в момент окончания полуволны зарядного тока последовательного резонансного контура 7 или в момент, немного предшествующий ему, приводит к изменению сигнала на выходе 14 распределителя

12 импульсов из состояния логической «1» в состояние логического «О» (фиг. 2, Uqq ), что приводит к разряду конденсатора 18.1 через усилитель 17. 1 и управляющую обмотку 16.1 трансформатора тока и формированию на управляющем входе 4 силового транзистора 2 запирающего импульса (фиг. 2, U ).

После окончания гарантированной задержки, определяемой длительностью формируемого одновибратором 23 импульса, на входе 13 вновь установится сигнал «Лог.О», по которому сигнал «Лог. 1» установится уже на выходе 15 распределителя 12 импульсов (фиг. 2, U ) . .Это приведет к открытию силового транзистора 3 коротким открывающим импульсоМ и последующему пропорционально-токовому управлению им при прохождении полуволны разрядного тока через последовательный резонансный контур 7, датчик 6 тока, первичные обмотки

16.1 и 16.2 трансформаторов тока (фиг. 2, U ). При этом обеспечивается формирование запирающего напряжения на управляющем входе 4 силового транзистора 2 (фиг. 2, U ) ..

При окончании полуволны разрядного тока последовательного резонансного контура 7 или в момент, предшествующий ему, также формируется короткий импульс синхронизации (фиг. 2, U>g ) на первом входе элемента И вЂ” НЕ 21. Вновь запускается одновибратор 23, до окончания выдержки «сбрасывается» реле 22 времени, подается закрывающий импульс на управляющий вход 5 силового транзистора 3. После окончания гарантированной задержки, равной длительности формируемого одновибратором 23 импульса, процесс повторяется.

При изменении сигнала на выводе 10 на логический «О» (фиг. 2, V @ ) на выходе первого двухвходового логического элемента

И вЂ” НЕ 20 установится сигнал «Лог 1» (фиг.

2, Ugp), а после окончания «текущего» управляющего им пульса, в момент запуска одновибратора 23, сигнал «Лог. 1» установится также на выходе двухвходового логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ 26, который, воз действуя на первый вход реле 22 времени, установит его выход в состояние логического «0» (фиг. 2, 1 ), что в свою очередь приведет к установке на выходе второго двух10

30 входового логического элемента И вЂ” НЕ 21 уровня логической «1» (фиг. 2, Ug<), в результате на выводе 13 также установится напряжение с уровнем логической «1» и дальнейшее формирование импульсов управления прекратится (фиг. 2, L ).

При выходе из строя цепи формирования импульсов синхронизации: датчик 6 тока, выпрямитель 27, пороговый элемент 28, дифференциатор 29 на первом входе элемента

И вЂ” НЕ 21 установится постоянный уровень логической «1», при этом запуск одновибратора 23 будет производиться только после окончания выдержки реле 22 времени. За счет того, что это время выбирается заведомо большим полупериода колебаний последовательного резонансного контура 7, частота работы преобразователя автоматически снизится — пауза между последовательными включениями силовых транзисторов 2 и

3 увеличится на время, равное разности между временем выдержки реле 22 времени и полупериодом колебаний последовательного резонансного контура 7, Таким образом, в предложенном преобразователе напряжения обеспечена автоматическая синхронизация частоты управления силовыми транзисторами с собственной частотой последовательного резонансного контура при оптимальном управлении силовыми транзисторами, Для открытия подается короткий запускающий импульс, который

«подхватывается» положительной обратной связью по току, обеспечивая их пропорционально-токовое управление, а в момент, предшествующий окончанию тока, на силовой транзистор подается запирающий импульс, чем повышается надежность.

1. Транзисторный преобразователь постоянного напряжения, содержащий два силовых транзистора, соединенных по полумостовой инверторной схеме с включением на выходе последовательно соединенных последовательного резонансного контура и датчика тока, выход которого соединен с первым входом блока управления, к второму входу которого подключен выход источника управляющих импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем автоматической синхронизации импульсов управления, в цепь управления каждого силового транзистора введен трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно в выходную цепь полумостовой инверторной схемы, вторичная обмотка подключена к управляющему входу силового транзистора, а управляющая обмотка соединена с соответствующим выходом блока управления.

2. Преобразователь по и. 1. отличающийся тем, что блок управления содержит первый двухвходовый логический элемент И

1436226 22

Vgg и, V28

Риг.2

Составитель В. Моин

Редактор А. Мотыль Техред И. Верес Корректор В. Гирняк

Заказ 5656/54 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

НЕ, первый вход которого соединен с первым входом двухвходового логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ и с вторым входом блока управления, а выход — с первым входом реле времени, второй вход которого соединен с выходом двухвходового логического элемента ИЛИ вЂ , а выход — с первым входом второго двухвходового элемента И—

НЕ, второй вход которого через цепочку из последовательно соединенных дифферен- 10 циатора, порогового элемента и выпрямителя подключен к первому входу блока управления, а выход соединен с входом одновибратора, инверсный выход которого соединен с вторым входом двухвходового логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ, а прямой выход — с вторым входом первого двухвходового логического элемента И вЂ” НЕ и входом распределителя импульсов, каждый выход которого через промежуточный усилитель и конденсатор соединен с управляющей обмоткой соответствующего трансформатора тока.