Стабилизированный конвертор

 

С.оюз Соеетсиик

Социапистическик

Республик

ИСАНИЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 16.12.80 (21) 3218357/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.82. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 17 07.82 (51)М. Кл.

Н 02 М 3/335

1ооударотеенный комитет

СССР ао делам изобретений н открытий (53) УДК621. .3 14.57 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. С. Баскин и А. И. Ратушный

Научно-исследовательский институт упр вычислительных машин (7l) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Известен стабилизированный конвер5 тор с ограничением тока нат рузки на заданном уровне в случае перегрузки или короткого замыкания на выходе (1 1.

Недостаток известного преобразователя заключается в том, что узел зашиты не реагирует на сверхдопустимые значения токов нагрузки в переходных и аварийных режимах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизированный конвертор, содержащий двухтактный ключевой усилитель мощности на транзисторах, входом соединенный с выводами для подключения входного напряжения, а выходом - с первичной об- го моткой выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к выводам для подключения нагрузки и входу широтноимпульсного модулятора, другими входами соединенного с источником опорного напряжения и выходом генератора пицообразного напряжения, а выходом — с одним входом формирователя управляющих импульсов, выходом подключенного к управляющим входам усилителя мощности, а другим входом — к выходу уапа защиты от перегрузки, одним входом соединенного с источником опорного напряжения, датчик тока перегрузки, входом включенный в силовые цепи транзисторов усилителя мошности (21 .

Недостаток известного конвертора заключается в асимметрии режима работы транзисторов усилителя мощности в режиме перегрузки на выходе источника, что снижас-г быстродействие защиты от перегрузок.

Бель изобретения — повышение быстродействия самовосстанавливающейся защцты от перегрузок.

Указанная цель достигается тем, что в стабилизированном конверторе, 1S го

Э 94401 содержащем двухтактный ключевой уси литер мощности на транзисторах, вхо дом соединенный с выводами для подключения входного напряжения, а выходом с первичной обмоткой выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямигель и фильтр подключена к выводам для подключения нагрузки и входу широтно-импульсного модуля гора, другими входами соединенного с источником опорного напряжения и выходом генератора пилообразного напряжения, а выходом — с одним входом формирователя управляющих импульсов, выходом подключенного к управляющим входам усилителя мощности, а другим входом — к выходу узла зашиты, одним входом соединенного с источником опорного напряжения, датчик тока перегрузки, входом включенный в силовые цепи транжсторов усилителя мощности, выход датчика тока перегрузки зашунтирован введенной последовательной цепью, состоящей из диода, конденсатора и резистора, причем общая точка диода и конденсатора соединена с другим входом узла зашиты, а общая точка конденсатора и режстора - с выходом генератора пилообразного напряжения.

На чертеже представлена принципиаль- щ ная электрическая схема стабилизированного конвертора в полумостовом варианте для случая выполнения датчика тока перегрузки на трансформаторе тока с пер35 тельно с первИчной Обмоткой выходного трансформатора, и вторичной обмоткой через выпрямитель подключенной к резистору. Другим возможным вариантом является построение датчика тока перегруз-, ки на двух трансформаторах тока, цервнчные обмотки которых включены в коллек. торные цепи силовых транзисторов усилителя мощности, а вторичные обмотки зачерез диоды.

Стабилизированный конвертор содержит усилитель мощности 1 с силовыми транзисторами 2 и 3, управляемыми с помощью трансформаторов тока 4 и 5. К

50 выходу усвюитепя мощности 1 подипочена первичная обмотка выходного трансформатора 6, вторичная обмотка которого через выпрямитель 7 и фильтр 8 соединена с выводами ды подключения нагрузки, соединенными также с входом широтно. импульсного модулятора 9, другими входами подключенного к выходу генератора пилоображого напряжения

8 4

10 и источнику опорного напряжения 11, а ВыхОдОм к ВхОду формирователя уп» равляюших импульсов 1.2, выходы которого соединены с управляющими обмотками 13 и 14 трансформаторов 4 и 5 соответственно. Узел защиты от перегрузки 15 входом 4 соединен с источником опорного напряжения 11, а выходомс одним из входов формирователя управляюших импульсов 12. Датчик тока перегрузки 16 входом включен в коллекторные цепи силовых транжсторов 2 и

3 последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора 6 и состоит из трансформатора тока 17, выпрямителя 18 и режстора 19. Выход датчика тока перегрузки 16 зашунтнрован введенной последовательной цепью, состоящей из диода 20, конденсатора 21 и резистора 22. Общая точка диода 20 и конденсатора 21 соединена с входом 5 узла зашиты 15, а общая точка конденсатора

21 и режстора 22 соединена с выходом ген ератора пилообразного напряжения

10 через резистор 23.

Стабилизированный конвертор работает следующим образом.

- В пшротнь-импульсном модуляторе 9 происходит сравнение опорного напряжения источника 11 с суммой пилообразного и выходного напряжений стабилизированного конвертора. Выходные сигналы широтно-импульсного модуля гора 9 трапецеидальной формы поступают на вход формирователя управляюцжх импульсов

12, формирующего две последовательности широтно-модулированных импульсов с крутыми фронтами, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 180О. Эти импульсы посредством управляющих обмоток 13 и 14 трансформаторов тока

4 и 5 обеспечивают переключение силовых транжсторов 2 и 3 усилителя мощности 1 со скважностью, необходимой для поддержания выходного напряжения стабилизированного конвертора на заданном уровне, т.е. имеет место режим стабилизаци;и выходного напряжения. При этом выходные импульсы датчика тока перегрузки 16, пропорциональные импульсам коллекторных токов транзисторов 2 и 3, через диод 20 и резистор 22 заряжают до амплитудного значения импульсов конденсатор 21. Сумма напряжения на конденсаторе 21 и пилообразного напряжения на режсторе 22, поступающая на вход Ь узла зашиты от перегрузки 15, в качестве которого может быть испопьзован операционный усили5

15

5 Q тель или компаратор, меньше опорного напряжения на входе А последнего. Прн этом отсутствует воздействие узла защиты 15 на формирователь управляющих импульсов 12. При возникновении перегрузки по току на выходе стабилизированного конвертора амплитуда импульсов напряжения на выходе датчика тока перегрузки 16 увеличивается. Конденсатор

21 через диод 20 и режстор 22 заряжается до наибопьшей амплитуды этих импульсов. В результате сумма пилообразного напряжения на резисторе 22 и напряжения на конденсаторе 21 на части полупериода превышает опорное напряжение. Прн этом на выходе узла зашиты 15 появляются импульсы, воздействующие на формирователь .12 таким образом, что скважность управляющих импульсов, а следовательно, и импульсов коллекторного тока силовых транзисторов

2 и 3 возрастает. Выходное напряжение стабилизированного конвертора падает, а выходной ток определяется порогом ограничения узла зашиты 15 и остается неизменным при дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки вплоть до полного короткого замыкания, т.е. имеет место режим стабилизации выходного тока, после снятия перегрузки нормальный режим стабилизации выходного напряжения автоматически восстанавливается.

Малая постоянная времени заряда конденсатора 21 и бопьшая постоянная времени его разряда на входную цепь узла защиты 15 обеспечивает значительно меньшую амплитуду переменного напряжения на конденсаторе 21, чем амплитуда пилообразного напряжения на режсторе 22.

Это обусЛавливает в режиме перегрузки симметричное воздействие узла зашиты

15 на формирователь 12, и длительность импульсов транжсторов 2 и 3 уменьшается симметрично при уменьшении сопротивления нагрузки, даже при значительном разбросе времен рассасывания транжсторов 2 и 3 насьпцения выходного трансформатора не происходит, а максимальная амплитуда коплекторных токов этих транжсторов определяется порогом ограничения узла зашиты 15. Поскольку конденсатор 21 подключен на выход датчика тока перегрузки 16 через резистор

22, сопротивление которого может быть значительно больше выходного сопротивления датчика тока 16, при скачкообразном уменьшении сопротивления нагрузки, коротком замыкании или аварийном воз-. растании коллекторного тока силового

44018 б 2 sn 3 оппо датчика тока 16 независимо от емкости конденсатора 21 мгновенно поступает иа вход Б узла зашиты от перегрузок 15, т.е. имеет место быстродействующее токоограничение. Диод. 20, предотвращает разряд конденсатора 21 на выходные цепи датчика тока перегрузки 16.

Так30м образом, предложенное техническое решение позволяет повысить быстродействие самовосстанавливающейся зашиты er перегрузки стабилизированного конвертора, а также расширить область ее использования за счет применения в стабилизированных конверторах с усилитвпями мощности на транзистора, имеющих значительный разброс времени рассасывания.

Формула изобретения

Стабнлизированный конвертор содержащий усилитель мощности на транжсторах, входом соединенный с выводами для подключения входного напряжения„а выходом с первичной обмоткой выходного трансформатора, вторичттая обмотка которого через вьптрямитель и фильтр подключена к выводам для подключения натхтузки и входу широтно-импульсного модулятора, другими входами соединенного с источником опорного напряжения и выходом генератора пилообразного иапряження, а выходом - с одним входом фор мирователя управляющих импульсов, выходом подключенного к управляющим входам усилителя мощности, а другим

35 входом — к выходу узла зашиты or перегрузки, одним входом соединенного с источником опорного напряжения, датчик тока перегрузки, входом включенный s силовые цепи транжсторов усилителя мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродейстиия зашиты от. перегрузки, выход датчика тока перегрузки зашунтирован введенной последовательной цепью, состоящей из диода, конденсатора и резистора, причем общая точка диода и конденсатора соединена с другим входом узла зашиты, а общая точка конденсатора и резистора-с выходом генератора пилообразного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Верцберг, Кейв, Управление переипочатепьными источниками питания с помопъю БИС. - «Электроника», 1977, Ы 7, с. 56, рис. 3.

2. Левашов О. И., Некрасов Ю. М.

Источник питания для интегральных схем.Сб. Обмен опытом s раднопромышленнос ти, 1979, М 5, с. 84, 85, рис. 2.

944018

Составитель Н. Бишевская

Редактор К. Волошук Техред Е.Харитончик Корректор Л. Бокшан

Заказ 5146/71 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4