Устройство для управления транзисторным инвертором

 

«i>767937

ОП ИСАЫИЕ

ИЗЬБРЕТЕЫ ИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) ДополнителЬное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.79 (21) 2705647/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (51) М.К .

Н 02 Р 13/18

Веударстаенный комитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 30.09.80. Бюллетень № 36 (53) УДК 621.314..27 (088.8) ае делан изобретений и открытнй

Дата опубликования описания 09.10.80 (72) Авторы . изобретения

С. А. Эраносян и Е. Н. Новосельцев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫМ

ИНВЕРТОРОМ

Изобретение относится к электротехнике, н в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в устройствах управления, формирующих модулированные по ширине сигналы (ШИМ) для ключевых вторичных источников питания (ВИП).

Известны устройства управления, формирующие сигналы с шин для управления . силовыми ключевыми приборами, содержащие задающий: генератор (ЗГ), генератор пилообразного напряжения (ГПН), 1о компаратор напряжения, импульсный усилитель и усилитель обратной связи

Однако два отдельных ГПН требуют идентичности параметров резисторов, конденсаторов, диодов с тем, чтобы в результате формирования ШИМ-сигнала получить строго одинаковую длительность в обоих полупериодах выходного напряжения; кроме того, в случае превышения сигнала управления над амплитудой пилы ГПН, компаратор не переключается и 2о выходной триггер формирует постоянное напряжение, а не импульсное.

- - Введение ограничения максимальиого и минимального коэффициентов заполне2 ния ШИМ-сигнала возможно путем стабилизации предельных значений сигнала. управления и амплитуды пилы ГПН, что приводит к значительному усложнению схемы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для унравления переключательным источником питания, содержащее ГПН, комнаратор времени паузы, триггер, четыре логические схемы, два импульсных усилителя.

На входы компаратора подаются сигналы с ГПН; содержащего отдельный выход на триггер, и управляющее напряжение. Ве- . личина управляющего напряжения задает длительность импульса, т. е. коэффициент заполнения периода выходного сигнала компаратора. С помощью четырех схем типа

И, компаратора и триггера вырабатываются две импульсные последовательности, смещенные по фазе одна относительно друной на 180 . Эти последовательности используются для управления силовыми ключами иивертора. Компаратор времени пау зы обеспечивает ограничение максимального значения коэффициента заполнения периода, т. е. формирует обязательную

767937 з паузу в работе силовых ключей, необходимую для рассасывания носителей зарядов в базах, а также для исключения

«ИВбЗнЫх» токов в инверторах . напряжения 12).

Недостатком известного устройства управлейия является сложность схемы ограничения из-за введения дополнительного коМпаратора времени паузы и четырех логических схем И, с помощью которых происходит сложение сигнала с ком- " -паратора и сигнала с компаратора паузы.

Другой существенный недостаток устрой- . ства заключается в отсутствии ограниченйя минимального значения коэффициента заполнения. Как известно, в высокочастотных ийверторах, содержащих силовой транс форМатор, г)ри переходных процессах управляющий сигнал может принимать предельные значения, при этом возможно про падание импульса управления в одном или нескольких полупериодах напряжения.

С другой стороны. применение автоматической защиты по току силовых транзисторов инвертора также может привести к возникновению предельного сигнала, подаваемого на компаратор. В результате — нарушается симметричный режим перемагничивания сердечника силового трансформатора, возникает его подмагничивание, что приводит к перегрузке, вйлоть до вы хода из строя силовых ключей инвертора.

Кроме того, несимметричный режим перемагничивания резко ухудшает качество выходного напряжения стабилизатора, появляются колебания напряжения и значитель йые - йизкочастотнйе составляющие пульсации. Если сигнал формируется путем гео"метрйческого сложения переменных напря кений ведущего и ведомого генераторов, 1ричем ведомый запускается сигналом с

1омпаратора, то при отсутствии ограничения один из генераторов вообще не работает.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленйая цель достигается тем, что устройство для управления инвертором, содержащее задающий генератор, соединенный со входом." генератора . пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход кжбрбто подключен к Выходу источника сигнала управления, а выход, через импульсйый усилитель — к входу первого триггера, снабжейо узлом" задержки, вто" " рым" триггером; — двумя последовательными

ЯС=цепями; диодом, двумя" усилителями и "двуйя-узлами сложения, причем выход эадающего генератора соедийен со входом узла задержки и через первую последо-вательную RC-цепь "и диод с вторым вхо дом компаратора, вйход генератора пило; образного напряжения через вторую последовательную КС-цепь соединен с "входоМ импульсного усилителя, выход узла задерж» ки подключен к входу второго триггера, а выходы обоих триггеров соединены с выходами соответствующих усилителей, первые выходы которых соединены с входами первого узла сложения, а вторые выходы — с входа ми второго узла сложения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства управления инвертором; на фиг. 2 — диаграммы, поясняюще щие принцип работы устройства управления инвертором.

Устройство управления содержит задающий генератор 1, узел 2 задержки, генератор 3 пилообразного напряжения, усилитель 4, используемый в качестве ис-, . точника сигнала управления, компаратор 5, первую RC-цепь 6, вторую RC-цепь 7, импульсный усилитель 8, первый и второй триггеры 9 и 10, первый н второй усилители 11 и 12, узлы 13 и 14 сложения, каждый из

30 которых соедйнен с соответствующими силовыми ключами 15 и 16. Первая RC-цепь содержит резистор 17, конденсатор 18, диод 19. Вторая RC-цепь содержит резистор 20 и конденсатор 21.

Устройство управления инвертором работает следующим образом.

Задающий генератор 1 формирует последовательность импульсов прямоугольной формы (фиг. 2 а). Напряжение с его выхода подается на узел 2 задержки, который формирует для запуска триггера 9 прямоугольнйе импульсы длительностью т (фиг. 2 6).

Триггер 9 работает в счетном режиме. (фиг. 2 .s). Сигнал с узла 1 поступает также на дифференцирующую RC-цепь 6.

С выхода дифференцирующей цепи 6 положительный импульс (фиг. 2 r), соответствующий по времени положительному фронту импульсов узла 1, через диод

19 подается на один из входов компаратора 5, где суммируется с выходным напряжением усилителя 4 (фиг. 2 д).

На, другой вход компаратора подается напряжение (фиг. 2 е) с выхода узла 3.

Коэффйцйеит- заполнения периода сигнала определяется, выходным напряжением усилителя 4. Напряжение на входе импульсного усилителя 8 сигналов представляет собой (фиг. 2 и) сумму напряжения с выхода компаратора (фиг. 2 ж) и импульсе са напряжения на резисторе 20 (фиг. 2 з).

Выходной сигнал (фиг. 2 к) усилителя 8 запускает триггер 10,работающий в счетном режиме. Выходные йапряжения (фиг. 2л) с двух плеч триггера 10 сдвинуты по вреЛ мени относительно выходного напряжения (фиг. 2 в) триггера 9.

Триггеры 9 и 10 управляют работой усилителей 11 и 12, нагрузкой которых являются схемы 13 и 14 сложения сигна767937 лов; соединенные с соответствующими силовыми ключами 15 и 16.

Сигнал на базе транзисторов 15 и 16, получающийся в результате сложения сигналов усилителей 11 и 12, условно может быть представлен диаграммой (фиг. 2 м, н) .

Г1ри переходных процессах, когда выходное напряжение усилителя 4 меньше нулевого уровня напряжения с генератора 3 (интервал tа на фиг. 2), скачкообразное изменение выходного сигнала компаратора 5 происходит за счет того, vm so амплитуда положительного импульса, подаваемого с дифференцирующей цепи 6 на вход компаратора 5, превышает на начальном . участке линейнонарастающее напряжение, поступающее с генератора 3, выходные сигналы триггера 10 в этом случае имеют наименьший временной сдвиг относительно выходных сигналов триггера 9, сигнал управления силовыми ключами 15 и 16, — максимальное значение коэффициента заполнения периода (фиг. 2 м, 2н).

1$ ае

Предлагаемое устройство упрощает схе. му ограничения максимального значения сигнала . (отсутствует дополнительный компаратор) и вводит обязательное ограничение наименьшего значения коэффициента

При выходном напряжении усилителя 4, превышающем амплитуду пилообразного напряжения . (интервал t g на фиг. 2), выходной сигнал компаратора 5 (фиг. 2 ж) не изменяется. Однако переключение транзистора усилителя 8 происходит за счет запирания его током разряда конденсатора 21 через открывающий транзистор генератора 3. Выходные сигналы триггера

l0 при этом имеют максимально возможный временной сдвиг относительно выходных сигналов триггера 9, а сигнал управления силовыми ключами 15 и 16 — минимальное значение коэффициента заполнения периода (фиг. 2 м, н).

Таким образом, ограничение максимального и минимального значений величины коэффициента заполнения периода сигнала осуществляется с помощью узла 2 задержки, который на время т сдвигает запуск 4о триггера 9 и, соответственно, сигнал на выходе усилителя 1! относительно сигналов с генератора 3, цепи 6, напряжение с которой подается на один; из входов компаратора 5, и цепи 7, связывающей транзистор генератора 3 и транзистор импульсного усилителя 8. заполнения периода сигнала для управления силовыми ключами, повышает надежность, связанную с независимостью максимального значения коэффициента заполнения периода сигнала er амплитуды пилообразного напряжения. В качестве усилителей сигналов с триггеров могут быть использованы схемы с генераторами. имеюшими трансформатор, причем коммутация транзисторов двухтактных генераторов гарантируется при любом сигнале, управления и практически не зависит от амплитуды пилы ГПН. Как известно,в ВИП с бестрансформаторным выходом наличие трансформаторной развязки в цепях управления силовыми ключами инвертора обязательно.

Формула изобретения

Устройство для управления транзисторным инвертором, содержащее задающий генератор, соединенный со входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу источника сигнала управления, а выход через импульсный усилитель — к входу первого триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено узлом задержки, вторым триггером, двумя последовательными RC-цепями, диодом, двумя усилителями и двумя узлами сложения, причем выход задающего генератора соеди-, нен со входом узла задержки и через первую последовательную RC-цепь и диод с вторым входом компаратора, выход генератора пилообразного напряжения через вторую последовательную RC-цепь соединен - с входом импульсного усилителя, выход узла задержки подключен к входу второго триггера, а выходы обоих триггеров соединены с входами соответствующих усилителей, первые выходы которых соединены с входами первого узла сложения, а вторые выходы — с входами второго узла сложения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Брунштейн. Фазовращатель, состоящий из удвоителя частоты и триггера

М, «Электроника», 1976, № 21.

2. Верцберг Кейв. Управление переключательными источниками питания с помощью БИС, М., «Электроника» 1977, № 7, с. 51 — 57.

767937

Составитель В. Миронов

Редактор И. Нинкина Теехред К. нуфрич Корректор М. Внгула

Заказ 7028 22 тнззаж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий .. I 13036, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г; Ужгород, ул. Проектная, 4