Транзисторный конвертор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическими

Республик

«ii9573?9 (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22)Заявлено 14.05.79 (21) 2784683/24-07 с присоединением заявки РЙ— (23) Приорнтет—

Опубликовано 07. 09. 82 ° Бюллетень Юе 33

Дата опубликования описания 07.09 .82 (5! )М. Кл.

H 02 M 3/335

3Ъеударстеекный комитет СССР (53) УД((621. 314. .58(088.8) но делам изобретений н открытий

А. A. Бас, А. К. Иусолин, С. Н. Фед чихин и А. И..Ульянов

c,; - . 1

1 (?2) Авторы изобретения (71) Заявитель (S4) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КОНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вторичного электропитания.

Известны устройства, содержащие

5 задающии генератор, генератор пилообразного напряжения, компаратор и счетный триггер, выходы которых через селекторы связаны с силовыми транзисторами конвертора L1 l, (2 ) и (31.

Недостатками известных устройств являются сложность и отсутствие возможности использования мостовой схемы преобразователя, так как входы силовых транзисторов должны быть гальванически развязаны.

Наиболее близким н предлагаемому является транзисторный конвертор, содержащий задающий генератор, через 20 компаратор соединенный с одним из входов селектора и связанный также с делителем частоты и другим входом селектора, выход которого связан с усилителем мощности, выходом подключенного к выходным выводам и цепи обратной связи, связанной с компаратором (4).

Недостатками устройства являются сложность и наличие сквозных токов через силовые транзисторы в режиме, при котором коэфФициент заполнения импульсов управления равен единице (при запуске и скачкообразном увеличении тока нагрузки), что приводит к снижению КПД и надежности устройства и недопустимо для высоковольтных (по входу) инверторов.

Цель изобретения — упрощение, повышение КПД и надежности устройства.

Поставленная Чель достигается тем, что в транзисторном конверторе задающий генератор выполнен по схеме несимметричного релаксатора, времязадающий конденсатор которого соединен со входом компаратор, а второй вход селектора подключен выходу задающего генератора и входу деi"è÷еия частоты, 957379 причем выходы селектора и делителя частоты соединены с входами введенного формирователя управляющего напряжения, выходом подключенного к усилителю мощности. 5

Кроме того, с целью расширения функциональных возможностей формирователь управляющего напряжения выполнен по схеме, в которой выходы делителя частоты подключены к первич- 10 ной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с одними входами промежуточного усилителя, причем выходы делителя частоты соединены также с первыми входами 15 двух логических элементов И-HE вторые входы которых соединены с выходом селектора, а выходы подключены к входам RS-триггера, выходы которого через другой трансформатор связаны с другими входами промежуточного усилителя.

На фиг. 1,представлена принципиальная схема транзисторного конвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы; на фиг. 3 - схема с расширенными функциональными возможностями; на фиг. 4 - графики, поясняющие работу схемы.

Конвертор состоит из задающего ге1 зо нератора 1, включающего в себя дифференциальный УПТ 2, резистивный делитель 3 положительной обратной связи, резисторы 4 и 5, диод 6 и конденсатор 7, образующие отрицательную

35 обратную связь задающего генератора.

Конденсатор 7 соединен со входам компаратора 8, другой вход которого связан с усилителем 9 рассогласования, а выход — через селектор 10 с транзистором 11 промежуточного усили теля, входы транзисторов 12 и 13 которого соединены с выходами делителя 14 частоты. Кроме того, вторичные обмотки трансформатора 15 соединены

45 с силовыми транзисторами усилителя

16 мощности, к которому через выпрямитель с фильтром 17 подключена нагрузка 18.

Схема работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на выходе УПТ устанавливается положительный уровень выходного напряжения (фиг. 2, 0„, точка с1), и конденсатор 7 начинает заряжаться через резисторы 4, 5 и диод 6.

Когда напряжение на конденсаторе достигает уровня напряжения на неинвертирующем входе УПТ 2, последний опрокидывается, напряжение на его выходе становится близким х нулю и конденсатор 7 разряжается через резистор 4. Ввиду наличия нелинейной обратной связи (резисторы 4, 5, диод 6) форма напряжений на конденсаторе (u ) и на выходе УПТ (u„) несимметрична по времени.,(фиг. 2).

Напряжение с конденсатора 7 поступает непосредственно на компаратор 8, что позволяет обойтись без специального генератора пилообразного напряжения и использовать в качестве ГПН времязадающий элемент генератора 1. На другой вход компаратора

8 поступает выходное напряжение усили теля 9 рассогласования, а на выходе компаратора образуются модулированные по ширине импульсы управления, поступающие через селектор 1О на транзистор 11 промежуточного усилителя, другие транзисторы 12 и 13 которого подключены к выходам делителя 14 частоты, в качестве которого используется счетный триггер. Делитель 14 изменяет напряжения на выходах в точках 6, 1. т. е. триггер срабатывает от заднего фронта положительного импульса выходного напряжения задающего генератора 0„ .

Рассмотрим один полупериод работы схемы (точки б ...g).

Предположим, состояние делителя

14 частоты таково,» что на указанном интервале времени открыт транзистор

12 промежуточного усилителя. Транзистор 11 на интервале b ... В также открыт (положительный импульс на выходе компаратора 0S) следовательно, первичная полуобмотка трансформатора

15 подключена к питающему напряжению и на силовые транзисторы усилителя 16 мощности поступает управляющее напряжение. В точке В выходное напряжение компаратора запирает транзистор 11 и трансформатор 15 отключается от питающего напряжения. Выброс обратного напряжения на обмотках трансформатора 15 отсутствует (0, пунктир), поскольку ЭДС самоиндукции замыкается на QTKpblTblH транзистор 12 и диод, шунтирующий транзистор 13, что дает вазмОжнОсть использовать Один транс форматор (усилитель) для управления силовыми транзисторами регулируемого усилителя мощности. На интервале

В... д транзистор 11 закрыт и на обмотках трансформатора 15 надежно обе

5, 957 спечивается нулевой уровень напряжения.

Поскольку в переходных режимах (запуск, скачкообразные увеличения тока нагрузки} коэффициент заполнения выходных импульсов компаратора равен единице, то имеют место сквозные токи через силовые транзисторы усилителя 16 мощности. Для исключения сквозных токов переходных режимов между компаратором 8 и транзистором 11 введен селектор 10-, другой вход которого подключен к выходу задающего генератора. На интервалах а... Б, g ... д независимо от состояния компаратора транзистор 11 запирается выходным напряжением задающего генератора, чем обеспечивается гарантированная пауза в управляющем напряжении. Селектор может быть выполнен на транзисторе, вход которого связан с задающим генератором, а выход шунтирует базо — эмиттерный пере,.ход транзистора 11. Выходное напряжение трансформатора 15 с максимальным коэффициентом заполнения показана на фиг. 2 (U

На схеме с расширенными функциональными возможностями (фиг. 3) к выходам делителя 1 частоты подключе на первичная обмотка трансформатора

19, . вторичная обмотка подключается ко входу промежуточного усилителя 20.

На логических элементах 21 и 22 собран RS-триггер, входы которого соединены с выходами двух логических элементов И-НЕ 23 и 24. В момент равенства напряжений U и напряжения

U8 с выхода усилителя компаратор переключается, при этом на выходе селектора 10 высокий потенциал, триггер переключается в состояние, определяемое выходными напряжениями делителя частоты. На вторичной обмотке трансформатора формируется прямоугольное напряжение, сдвинутое относительно напряжения с делителя частоты на время, определяемое моментом срабатывания компаратора. После срабатывания компаратора выключаются ранее включенные транзисторы усилителя 16 мощ.ности. При пуске, когда напряжение на выходе 9 всегда больше уровня напряжения U переключение триггеров 21 и 22 осуществляется напряжением U тем самым исключаются сквозные токи в усилителе 16 мощности. В другом крайнем режиме работы компаратора,. когда напряжение на выходе 9

379 6 всегда меньше напряжения U>, на выходе компаратора 8 низкое напряжение, на выходе селектора 1О всегда высокий потенциал и напряжение 0.1 всегда противофазно напряжению U < т. е. транзисторы усилителя 16 мощности всегда заперты.

Основное преимущество данной схемы формирователя управляющего напряжения

10 состоит в том, что она может быть использована с различными промежуточными усилителями.

Предлагаемое устройство проще известных. В нем повышены КПД и надежность, благодаря применению одного селектора, управляемого от несимметричного задающего генератора, который обеспечивает гарантированную паузу в управляющем напряжении.

Формула изобретения

1. Транзисторный конвертор, содер" жащий задающий генератор, через компаратор соединенный с одним из вхо2s дов селектора и связанный также с .делителем частоты и другим входом се:лектора, выход которого связан с усилителем мощности, выходом подключенного к выходным выводам и цени обратной связи, связанной с компаратором, отличающийся тем, что, с целью упрощения его и повышения надежности, задающий генератор выполнен по схеме несимметричного релаксатора, времязадающий конденсатор которого

3$ соединен со входом компаратора, а второй вход селектора подключен к выходу задающего генератора и входу делителя частоты, причем выходы селек4в тора и делителя частоты соединены с входами введенного формирователя управляющего напряжения, выходом подключенного к усилителю мощности.

2. Конвертор по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, формирователь управляющего напряжения выполнен по схеме, в которой выходы делителя частоты подключены к первичной обмотке трансформатора, 5О вторичная обмотка которого соединена с одними входами промежуточного усилителя, кроме того, выходы делителя частоты соединены также с первыми входами двух логических элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены с выходом селектора, а выходы подключены к входам RS- триггера, выходы которо=

ro через другой трансформатор связаны

7 с другими входами промежуточного ус лителя.

Источники информации, принятые во внимайие при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

" 574834, кл. H 02 M 3/335, 1976.,957379 8 и- 2. Сборник ЭТВА. М., "Советское радио, 1978, 1т 1О, с. 96.

3, Авторское свидетельство СССР

М 574845, кл. H 02 Р 13/16, 1977.

5 4. Авторское свидетельство СССР

N 586530, кл. Н 02 M 3/24, 1976.

957379

Фю.

Pm 4

Заказ 6619/46

Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная °

Составитель Т. Ершова

Редактор Н. Кешеля ТехредЕ. Харитончик Корректор М ° лароши