Устройство для управления многоячейковым преобразователем постоянного напряжения

 

Устройство для управления преобразователем содержит генератор 9 импульсов, триггер -11, усилитель 12 сигнала управления , компаратор 13, цепь 14 обратной связи, датчик 15 тока, цепь 16 задержки, триггер 11, транзистор 18, трансформатор 20, диоды 23, 24. 3 3-.П. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (л)s Н 02 M 3/335

ГС1СУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (т сплтент сссР) lбПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 ) 4900232/07 (2 ) 08.01,91 (4 ) 15.03.93. Бюл, Ит 10 (7 ) Институт электродинамики АН УССР (7 ) И,В.Волков, И,Г.Пономарев, А,Л.Свите ьский, А.Г.Мясников, А.В.Гранкин и И.С.Белокриницкий (5 ) Авторское свидетельство СССР

N,,1354357, кл. Н 02 М 3/335, 1987., Авторское свидетельство СССР

N 1680645, кл. Н 02 МЗ/335,,1989, „„. Ы„„18О239 1 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

МНОГОЯЧЕЙКОВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Устройство для управления преобразователем содержит генератор 9 импульсов, триггер 11, усилитель 12 сигнала управления, компаратор 13, цепь 14 обратной связи, датчик 15 тока, цепь 16 задержки, триггер

11, транзистор 18, трансформатор 20, диоды

23, 24. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1802391

Изобретение относится к электротехнике и может быть испо ьэовано в системах вторичного электропитания различной радиоэлектронной аппаратуры, Целью изобретения является повышение надежности преобразователя путем выравнивания токов силовых ячеек.

На фиг. 1 приведена принципиальная

1 электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу устройства, Устройство для управления преобразователем, выполненным в виде силовых ячеек 1 и 2, включающих в себя соответственно транзисторные ключи 3 и 4, дроссели 5 и 6 и выпрямители 7 и 8, содержит генератор 9 импульсов, выход которого подключен к управляющему входу 10 триггера 11, усилитель 12 сигнала управления, компаратор 13, первым входом подключенный к выходу цепи 14 обратной связи, а вторым входом — к датчику 15 тока, К выходу компаратора 13 подключены цепь 16 задержки, выход которой соединен с блокирующим входом 17 триггера 11, и вход транзистора 18, коллектор которого через первичную обмотку 19 трансформатора 20 подключен к потенциальной шине питания. Вторичные обмотки

21 и 22 трансформатора 20 через диоды 23 и 24 соответственно подключены к переходам база-коллектор транзисторных ключей

3 и 4.

Цепь 16 задержки может включать в се, бя конденсатор 25 и резистор 26, Первичная обмотка 19 трансформатора 20 может быть шунтирована включенными последовательно резисторами 27 и диодом 28, Кроме того, устройство может содержать пороговый узел 29, выход которого соединен с дополнительным блокирующим входом 30 триггера 11, Позицией 31 на фиг. 1 обозначена нагрузка преобразователя, Устройство работает следующим образом.

Генератор 9 вырабатывает последовательность коротких импульсов Ug (см. фиг.

2) с постоянной частотой следования. В момент времени tl импульс генератора 9 поступает на вход 10 триггера 11, скачкообразно переводят его в состояние, при котором его выходное напряжение U<<, поступающее на вход усилителя 12, переводит транзисторные ключи 3 и 4 силовых ячеек 1 и 2 в открытое состояние. Далее, в цепях первичных обмоток дросселей 5 и 6 начинает линейно нарастать ток i)5 до момента 12,, когда ток достигает величины It, при которой сигнал датчика 15 сравняется с выходным сигналом цепи 14.

50 момент tg энергия, накопленная трансформатором 20, будет рассеиваться на резисторе 27 и диоде 28, не создавая перенапряжений на транзисторе 18 в момент его закрывания.

В момент t4 дроссели 5 и 6 отдают всю. накопленную энергию в нагрузку 31 и ток

17(8) становится pBBHblM нулю.

В момент t5 очередной импульс Ug генератора 9 переводит триггер 11 в состояние, при котором транзисторные ключи 3 и

В момент tg компаратор 13 срабатывает, скачкообразно изменяя полярность напряжения U13 на выходе, в результате чего начинает изменяться напряжение 01е на выходе цепи 16 задержки и открывается транзистор 18. Это приводит к появлению напряжения на первичной (19) и вторичных (21 и 22) обмотках трансформатора 20. Далее, через диоды 23, 24 и транзисторные ключи 3, 4 начинают протекать токи, в результате чего транзисторные ключи 3, 4 переходят иэ состояния насыщения в граничный (либо близкий к нему) режим.

В момент тз, когда переход ключей 3 и 4

15 в граничный режим заканчивается, напряжение Uts на выходе цепи 16 задержки, поступающее на вход 17 триггера 11, достигает уровня U<, и возвращает триггер

11 в исходное состояние. Ненасыщенные

20 транзисторные ключи 3 и 4 при этом закрываются за короткое время и практически одновременно, поскольку время их рассасывания равно нулю.

Следует отметить, что в качестве наиболее простой и эффективной реализации цепи 16 задержки может служить в данном случае последовательная RC-цепь, включающая в себя конденсатор 25 и резистор 26, 30 Далее, ток!1 в цепях первичных обмоток дросселей 5 и 6 становится равным нулю, а в цепях вторичных обмоток появится ток 17(8), который через выпрямители 7 и 8 протекает в нагрузку 31. Уменьшение до нуля сигнала датчика 15 тока в момент тз приводит к срабатыванию компаратора 13, в результате чего закрывается транзистор

18 и напряжение на всех обмотках трансформатора 20 становится равным нулю, 40 Следует отметить, что в некоторых слу чаях при достаточно большой мощности устройства трансформатор 20 может накапливать значительную энергию за время открытого состояния транзистора

45 18, которое обычно составляет 1 — 2 микросекунды, В таких случаях целесообразно параллельно с обмоткой 19 трансформатора 20 включать защитную цепочку, включающую резистор 27 и диод 28. Тогда в

1802391

10

25

ЗО

40

4 снова открываются и процесс повторяется.

Если в момент те на выходе преобразователя возникает короткое замыкание, то после закрывания в момент ty транзисторны ключей 3 и 4 ток lz(n) практически не

1 умфньшается, поскольку напряжение на выходе равно нулю, Поэтому в момент t8, когда трф зисторные ключи 3 и 4 открываются в очередной раэ, ток lie скачком увеличивается и рактически до максимальной величины, до тигнутой в момент t7, и за время задержки тв-tg ток it нарастает до еще большей величины.

В момент с1о транзисторные ключи 3 и 4 снова открываются и ток l>s скачком увеличивается до величины, достигнутой в момент tg, а за время ttO т11 успевает нарасти до ровня lg, при котором сигнал датчика 15 тока вызывает срабатывание порогового уз-! ла $9. Напря>кение на выходе порогового узла 29 изменяет полярность и, воздействуя

I на вход ЗО, переводит триггер 11 в состояни, при котором транзисторные ключи 3 и

4 зэкрываются, ; В момент с11, когда транзисторные ключи 3 и 4 снова открываются, ток !1э практически мгновенно достигает уровня lz, что вызовет срабатывание порогового узла 29, триггера 11 и закрывание транзисторных клк чсй 3 и 4, Далее, процесс повторяется, причем нарастание тока l t5 прекращается., Таким образом, в предлагаемом устройстве благодаря введению транзистора, тра <сформатора, диодов и цепи задержки транзисторные ключи выводятся из режима насыщения перед их выключением, что

-1-"- " " "" - """ - " "*сасывания и обеспечить практически одновре енное их закрывание. Благодаря этому вы авниваются токи силовых ячеек и повыша тся надежность преобразователя.

; Кроме того, благодаря введению порогов го узла обеспечивается защита транзи- 4 сто рных ключей в режиме короткого заь ыкания на выходе преобразователя путем; ограничения тока на заданном уровне, 1

Это,также способствует повышению надежности преобразователя. . Формула изобретения ,1. Устройство для управления многоячейковым преобразователем постоянного напряжения, выполненным в виде N силовых ячеек, каждая из которых содержит транзисторный ключ и LCD-фильтр, содержащее датчик тока, потенциальный вывод которого предназначен для соединения с соответствующим выводом N силовых ячеек, а нулевой вывод — с общей шиной питания, генератор импульсов, выходной вывод которого подключен к управляющему входу триггера, выход которого через усилитель сигнала управления предназначен для подключения r, управляющему входу N силовых ячеек, и цепь обратной связи, выход которой подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с потенциальным выводом датчика тока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности преобразователя путем выравнивания токов силовых ячеек, в него введены транзистор, эмиттер которого соединен с общей шиной питания, а база — с выходным выводом компаратора, трансформатор, имеющий N вторичных обмоток, каждая иэ которых через дополнительный диод предназначен для подключения к переходу база — коллектор соответствующего транзисторного ключа, и цепь задержки, подключенная к выходу компаратора, причем коллектор транзистора через первичную обмотку трансформатора соединен с потенциальной шиной питания, а выход цепи задержки подключен к блокирующему входу три гера.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что цепь задержки выполнена в виде последовательной RC-цепи, выводы которой использованы в качестве входных выводов, а выводы конденсатора RC-цепи— в качестве выходных выводов цепи эадерж3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что первичная обмотка трансформатора шунтирована цепочкой, содержащей включенные последовательно резистор и диод.

4. Устройство по пп. 1 — 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в него введен пороговый узел, вход которого подключен к потенциальному выводу датчика тока, а триггер снабжен вторым блокирующим входом, который подключен к выходу порогового узла.

1802391

Составитель И. Волков

Техред M. Моргентал Корректор Л. Филь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 850 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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