Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

(u 904148

Союз Советских

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву 1т 595836 (22) Заявлено 11. 06. 80 (21) 2938380/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.02.82, Бюллетень W 5

Дата опубликования описания 10 . 02 . 82 (51)M. Кл.

Н 02 M 3/335

Гоаударствениый комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УЛК 621..316.722.1 (088,8) (72),Авторы . изобретения

А. С. Баскин и В. Г. Шалимов. (7l ) Заявитель

Научно-исследовательский институт упра вычислительных машин

2 транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттерами, а коллектор через диоды - с коллекторами управляющих транзисторов.

Отпирание силового транзистора преобразователя обеспечивается запиранием управляющего транзистора, в коллекторной цепи которого включена обмотка управления соответствующего трансформатора тока. Для запирания управляющего транзистора на его базу с управляющего узла подается нулевой уровень. Для запирания силового транзистора в базу соответствующего управляющего транзистора с узла управления подается импульс тока (lj.

Если в процессе работы преобразователя пробьется ключевой элемент на одном из выходов управляющего узла, то связанный с этим выходом управляющий транзистор лишается управления по базе и оказывается в запертом состоянии, а соответствующий

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть применено при разработке вторичных источников питания.

По основному авт. св, V 595836 известен преобразователь, содержащий подключенный к выходным выводам усилитель мощности на транзисторах, включенных по полумостовой схеме и управляемых с помощью трансформаторов тока, связанных с коллекторами . управляющих транзисторов, базовыми цепями соединенных с выходами уп-равляющего узла, входами соединенного с выходными выводами, к которым подключен выход сглаживающего

15 фильтра, входом соединенного с выходом выпрямителя, вход которого соединен с вторичной обмоткой выходного трансформатора усилителя мощности узел блокировки при включении20 выключении, входом соединенный с вспомогательным источником питания, а выходом - с базой дополнительного (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

904148 ему силовой транзистор за счет цепи положительной обратной связи, создаваемой обмотками трансформатора тока, начинает переключаться с частотой, определяемой полным циклом 5 перемагничивания сердечника трансформатора тока. Второй силовой транзистор будет переключаться с рабочей частотой, задаваемой управляющим узлом. При этом неизбежно возникает ситуация, когда оба силовых транзистора преобразователя оказываются включенными одновременно, в результате чего они выходят иэ строя из-за сквозного тока.

1S

Цель изобретения — повышение надежности путем уменьшения .времени восстановления за счет исключения выхода из строя силовых транзисторов при выходе из строя элементов узла управления.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введен логический элемент ИЛИ, входы которого сое- динены с выходами узла управления, а выход - с базой транзистора узла, блокировки.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Преобразователь содержит подключенный ко входным выводам усилитель 1 мощности на транзисторах 2 и 3, включенных по полумсстовой схеме и управляемых с помощью трансформаторов

4 и 5 тока, обмотки 6 и 7 которых включены в коллек орные цепи управляющих транзисторов 8 и 9, базовыми цепями соединенные с выходами узла

10 управления, включающего в себя задающий генератор 11> источник 12 опор::эго напряжения, широтно-импульс" ный модулятор 13, триггер 14, форми" рователь 15 управляющих импульсов, схемы 16 и 17 совпадения, входом сое- 45 диненный с выходным выводом, к которому подключен выходной выпрямитель 18 с фильтром 19, входом соединенный с выходным трансформатором 20, соединенным с усилителем мощности, 50 блокирующий транзистор 21, подключенный коллектором через диоды 22 и 23 к коллекторам управляющих транзисторов, а базой - с выходом блокирующего узла 24 на транзисторе 25, ста- 55 билитроне 26 и резисторах 27 и 28, подключенным к вспомогательному источнику 29, а также логический узел

ИЛИ 30, входами соединенный с выходами узла управления. . Стабилизированный преобразователь работает следующим образом.

Задающий генератор ll генерирует короткие импульсы с большой скважностью, управляющие по счетному входу триггером !4, работающим в режиме делителя частоты, и пилообразное напряжение, поступающее на один из входов шйротно-импульсного модулятора (ШИМ) 13. На другие входы ШИМ поступает выходное напряжение конвертора и опорное напряжение от источника 12.

В результате сравнения суммы пилообразного и выходного напряжений с опорным напряжением с выхода ШИМ на вход формирователя 15 управляющих импульсов поступают трапецеидальные импульсы. В формирователе 15 из трапецеидальных импульсов формируются прямоугольные импульсы, поступающие затем на объединенные входы схем 16 и 17 совпадения, на другие входы которых с выхода триггера 14 подаются сдвинутые друг относительно друга на 180 последовательности импульсов. С выходов схем 16 и 17 совпадения на базу управляющих транзисторов 8 и 9 соответственно поступают сдвинутые на 180 друг относительно друга последовательности широтномодулированных импульсов. Транзисторы 8 и 9 переключаются и через обмотки 6,и 7 управления трансформаторов 4 и 5 тока управляют работой силовых транзисторов 2 и 3 усилителя .1 мощности таким образом, что выходное напряжение конвертора поддерживается на заданном уровне независимо от внешних дестабилизирующих воздействий.

При включении, когда нарастающее напряжение вспомогательного источника 29 еще не достигло уровня, при котором обеспечивается нормальная работа узла 10 управления, стабилитрон 26 узла .24 блокировки еще не пропускает ток на базу транзистора

25, который закрыт. При этом открыт блокирующий транзистор 21, поскольку в его базу через резистор 27 от источника 29 поступает ток, и цепи управляющих обмоток 6 и 7 трансформаторов 4 и 5 тока оказываются подклю-. ченными к источнику 29 через диоды

22 и 23 и переход коллектор-эмиттер насыщенного транзистора 21. Этим пре904148 узла ИЛИ 30. На выходе элемента

ИЛИ 30 этому состоянию входов соответствует высокий уровень, не оказывающий влияния на базовую цепь транзистора 25 узла 24 блокировки при включении-выключении,.

В момент окончания паузы на входе узла 10 управления устанавливается нулевой уровень, шунтируется базовая цепь управляющего транзистора 8, который запирается, создавая условия для разрыва цепи обмотки 6 управления трансформатора 4 тока с последующим включением транзистора 2 и неизбежным выходом из строя силовых транзисторов 2 и 3 иэ-за сквозного тока. Однако этого не происходит, поскольку на выходе элемента ИЛИ устанавливается нулевой уровень напряжения. В результате шунтируется переход база-эмиттер транзистора 25, который запирается и через резистор 27 в базу транзистора 21 поступает ток.

Транзистор 21 открывается и через диоды 22 и 23 подключает цепи управляющих обмоток 6 и 7 трансформаторов

4 и 5 тока к источнику 29. При этом предотвращается отпирание транзистора 2, а транзистор 3 запирается.

При последующем появлении на выходе а узла 10 управления высокого уровня транзистор 8 отпирается, на выходе элемента ИЛИ 30 снова устанавливается высокий уровень, транзистор

25 отпирается, транзистор 21 запирается и обесточивает обмотку 7 управления трансформатора 5 .тока, .в результате чего силовой транзистор 3 снова включается. При этом силовой транзистор 2 постоянно закрыт, а транзистор 3 переключается с. рабочей частотой конвертора до тех пор, пока либо полностью разрядится нижний конденсатор емкостного делителя усилителя l.мощности, либо сработает защита от перегрузки вследствие одностороннего насыщения выходного трансформатора 20.

Аналогично работает устройство при пробое выходного транзистора схемы 17 совпадения узла 10 управления.

Если возникает маловероятная ситуация одновременного пробоя выходwx транзисторов схем 17 и 16 совпадения узла .управления, на входе элемента ИЛИ 30 постоянно устанавливается нулевой уровень, транзистор 25 запирается, транзистор 21 отпираетдотвращается возможность сквозного включения силовых транзисторов 2 и 3 независимо от состояния управляющих транзисторов 8 и 9.

При достижении установившегося 5 напряжения источника 29 на базу транзистора 25 (узла 24 блокировки при включении-выключении) через резистор

28 и стабилитрон 26 поступает ток, транзистор 25 открывается и шунтирует базовую цепь транзистора 21, который запирается и в дальнейшем не оказывает влияния на работу преобразователя.

При выключении конвертор работа- 15 ет при снижающемся напряжении источника 29 до тех пор, пока на базу транзистора 25 перестает поступать ток через резистор 28 и стабилитрон 26, после чего транзистор 25 запира- 20 ется, а транзистор 21 отпирается.

При этом цепи управляющих обмоток

6 и 7 трансформаторов 4 и 5 тока через диоды 22 и 23 и переход эмиттер-коллектор транзистора 21 подключаются к источнику 29, переключение силовых транзисторов 2 и 3 усилителя 1 мощности прекращается и при дальнейшем понижении напряжения источника 29 произвольное состояние выходов узла 10 управления не может создать условий для сквозного включения силовых транзисторов.

Если в процессе работы стабилизированного конвертора в момент, когИ да в узле 10 управления на выходе а имеет место высокий уровень, на выходе б - нулевой уровень, управляющий транзистор 8 открыт, а транзис40 тор 9 закрыт, силовой транзистор 2 закрыт, а транзистор 3 открыт, появляется отказ узла 10 управления в виде пробоя перехода эмиттер-коллектор выходного транзистора схемы

43

17 совпадения, то на выходе б узла управления постоянно устанавливается нулевой уровень, базовая цепь управляющего транзистора.9 оказывается

/эашунтированной и транзистор 9 переSO стает быть управляемым. В результате при наступлении паузы, определяемой

ШИИ 13, управляющий транзистор 9 остается запертым, а силовой транзистор 3 открытым за счет положительной обратной связи, создаваемой обмотками трансформатора 5 тока..Сигналы с выходов а и б узла управления поступают на входы логического

7 904148 ся,через диоды 22 и 23 и переход эмиттер-коллектор транзистора 21 подключаются цепи обмоток 6 и 7 управления трансформаторов 4 и 5 тока к источнику 29 и переключения силовых транзисторов 2 и 3 прекращаются..

Следовательно,,введение в стабилизированный преобразователь логического элемента ИЛИ предотвращает выход из строя силовых транзисторов iO усилителя мощности при отказе узла управления, связанном с коротким замыканием его выходов. При других отказах узла управления не может возникнуть ситуация, приводящая к выходу из строя силовых транзисторов усилителя мощности.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить надежность преобразователя, силовые пере- щ ключающие транзисторы которого управляются от индивидуальных трансформаторов тока, за счет уменьшения времени восстановления.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное по авт. св. и 595836, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности в работе в него введен логический элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам узла управления, а выход соединен с ба.зой транзистора узла блокировки..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 595836, кл. H 02 8 3/335, 1976,