Преобразователь постоянного напряжения

 

О Il И С А Н И Е 951595

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.08.80 (21) 2968214/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .

Н 02 М 3/335

Гееудерствелиый кемитет

СССР (53) УДК 621.314.

58 (088. 8) Опубликовано 15.08.82. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 25.08.82 пв делам иэебретеиий и еткрмтий (72) Авторы изобретения

В. Д. Гул ый и M. Е. Артеменко

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения одного уровня в постоянное или переменное напряжение другого уровня с гальванической развязкой входных и выходных цепей.

Известны преобразователи напряжения, состоящие из двухтактных транзисторных усилителей мощности с трансформаторным выходом и узла управления, вырабатывающего сигналы управления для транзисторов усилителя мощности. Узел управления таких преобразователей выполняется, как правило, на основе интегральных цифровых микросхем (1) и (2) .

Недостатком данных преобразователей является их низкая надежность функционирования при срывах в работе узла управления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, который содержит систему управления, двухтактный усилитель мощности с трансформаторным выходом и устройство защиты, состоящее из датчика перегрузки, RS-триггера и узла включения. При этом базовые цепи транзисторов усилителя мощности связаны с выходами узла управления через логические элементы И, а управляющие входы RS-триггера соединены с датчиком перегрузки и узлом включения. Выs ход RS-триггера связан со вторыми объединенными входами логических элементов И (3).

Недостатком известного преобразователя является его низкая надежность функционирования вследствие того, что при срывах в работе системы управления, импульсы на выходе узла управления перестают быть периодическими и устанавливаются в состояние логической «1» на одном выходе и логическим «О» на другом. Это приводит к тому, что на базу одного транзистора усилителя мощности постоянно подается отпирающий сигнал, а на базу другого транзистора — запирающий. Так как индуктивное сопротивление первичной обмотки близко к нулю, в коллекторной цепи открытого транзистора протекает постоянный ток, величина которого ограничивается только активным сопротивлением первичной обмотки трансформатора. В результате, 951595 т ранзисторы усилителя мощности выходят из строя вследствие токовых перегрузок.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения, содержащий узел управления, парафазные выходы которого подключены к первым входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с базами силовых транзисторов усилителя мощности с трансформаторным выходом и датчиком тока перегрузки, при этом вторые входы логических элементов И объединены и подключены к выходу RS-триггера, S -вход которого подключен к выходу узла включения, введены опорный генератор, счетчик импульсов, узел выделения кода, два узла выделения концов импульсов, сумматор и третий логический элемент И, выход которого подключен к

R-входу Rs-триггера, один из входов к датчику тока перегрузки, а другой — к выходу узла выделения кода, входы которого соединены с выходами счетчика, счетным входом подключенного к выходу опорного генератора, а установочным — к выходу сумматора, причем входы последнего через узлы выделения конца импульсов подключены к выходам узла управления.

На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя напряжения; на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие принцип работы.

Преобразователь содержит систему, управления 1, двухтактный усилитель мощности 2 на транзисторах 3 и 4 с выходным трансформатором 5, к средней точке первичной обмотки которого подключен источник питания, и блок защиты, состоящий из датчика перегрузки 6, RS-триггера 7 и узла включения 8, подключенного к S-входу

RS-триггера. Базовые цепи транзисторов через логическйе элементы И 9 и 10 соединены с выходами узла управления.

К каждому выходу узла управления подключен один из узлов выделения концов импульсов 11 и 12, выполненные, например, на основе логических элементов И—

НЕ и линии задержки. Вместо линии задержки могут использоваться несколько последовательно соединенных логических элементов. Выходы узлов выделения концов импульсов через сумматор 13, в качестве которого использован логический элемент

И вЂ” НЕ, соединены с установочных входом счетчика импульсов 14, к счетному входу которого подключен опорный генератор 15.

Выходы счетчика импульсов через узел выделения кода 16 на основе многовходового логического элемента И вЂ” НЕ соединены со входом третьего логического элемента И 17.

К другому входу этого элемента подключен датчик перегрузки 6, а выход элемента И соединен с R-входом R-S-триггера 7. Выход R-S-триггера 7 соединен с объединен5 о

20 гз зв

55 ными входами логических элементов И 9, 10. Датчик перегрузки 6 включен в цепь нагрузки и вырабатывает сигнал при. превышении током нагрузки некоторой пороговой величины.

Напряжение со вторичной обмотки трансформатора 5 в зависимости от мощности на- грузки может подаваться либо в базовые цепи транзисторов более мощных каскадов, либо использоваться непосредственно для получения постоянного или переменного напряжения необходимого уровня. В первом случае преобразователь является предусилителем для более мощных инверторов, во втором — устройством, обеспечивающим потребителя необходимым напряжением.

Преобразователь работает следующим образом.

Узел управления 1 вырабатывает две последовательности прямоугольных периодических импульсов с фазовым сдвигом в

180 (фиг. 2 а, б). Транзисторы 3 и 4, поочередно открываясь, подключают к источнику питания то одну, то другую первичные полуобмотки. В результате, на вторичной обмотке трансформатора 5 вырабатывается переменное прямоугольное напряжение необходимой величины. Узлы выделения концов импульсов 11 и 12 вырабатывают короткие импульсы с длительностью, равной времени задержки линии задержки (например

1 мкс), следующие непосредственно после окончания импульсов управления. С выхода сумматора 13 короткие положительные импульсы (фиг. 2в) поступают на установочный вход счетчика 14 и обнуляют его.

В нормальном режиме работы счетчик периодически подсчитывает некоторое число К импульсов, поступающих от опорного генератора (фиг. 2г), и обнуляется. При этом код числа посчитанных импульсов не превышает код, на который настроен узел выделения кода !6. В это время на выходе К-S-триггера 7 вырабатывается сигнал логической «1», разрешающий поступление импульсов управления на базы транзисторов 3 и 4. В это состояние триггер устанавливается устройством установки 8 непосредственно после включения преобразователя.

При сбоях в работе узла управления 1, например при срыве колебаний задающего генератора узла управления, импульсы на выходе узла управления перестают быть периодическими («1» на одном выходе системы управления, «О» — на другом выходе) (фиг. 2а, момент to) узлы выделения концов импульсов 11 и 12 не вырабатывают обнуляющие импульсы и счетчик продолжает считать импульсы опорного генератора 15.

При записи в счетчик кода, соответствующего N импульсам, на выходе узла выделения кода 16 появляется отрицательный импульс, который через элемент И 17 поступает на R-вход триггера 7. Триггер опро951595

Формула изобретения

5 кидывается и появившийся на его выходе сигнал логического «О» запирает логические элементы И 9 и 10. Напряжение на их выходах становится равным нулю и транзисторы 4 и 5 запираются. Таким образом, транзисторы усилителя мощности защищены от всех сбоев узла управления, после которых длительность управляющих импульсов становится больше наперед заданной.

Введение в преобразователь дополнительного опорного генератора, счетчика импульсов, узлов выделения концов импульсов и сумматора выгодно отличает его от известных устройств, так как в нем кроме защиты .от перегрузок в нагрузочной цепи осуществлена защита транзисторов усилителя мощности от различных сбоев системы управления, в результате которых длительность управляющих сигналов становится больше допустимой.

Преобразователь постоянного напряжения, содержащий узел управления, парафазные выходы которого подключены к первым входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с базами силовых транзисторов усилителя мощности с трансформаторным выходом и датчиком тока перегрузки, при этом вторые входы логических элементов И объединены и подключены к выходу R-S-триггера, S— вход которого подключен к выходу узла включения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования, введены опорный генератор, счетчик импульсов, узел выделения кода, два узла выделения концов импульсов, сумматор и третий логический элемент И, выход которого подключен к R-входу RS-триггера, один из входов — к датчику тока перегрузки, а другой — к выходу узла выделения кода, входы которого соединены с выходами счетчика, счетным входом подключенного к выходу опорного генератора, а установоч15 ным — к выходу сумматора, причем входы последнего через узлы выделения концов импульсов подключены к выходам узла управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 4150424, кл. Н 02 М 3/335, 19?9.

2. Авторское свидетельство СССР № 752663, кл. Н 02 М 3/335, 1977.

3. Руденко В. С. и др. «Стабилизирован25 ный преобразователь напряжения». — В сб. «Применение полупроводниковых приборов в преобразовательной технике». Вып. 1

Чебоксары, ЧГУ, 1976, с. 86 — 93.

И.1.2

Составитель И. Никитин

Редактор А. Долинич Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 5715/70 Тираж 721 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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