Преобразователь напряжения для индуктивно-емкостной нагрузки Советский патент 1986 года по МПК H02M7/758 

Сигнал обратной связи характеризует напряжение на емкости нагрузки, В момент запирания транзисторов И 1 первого плеча ток не прекращается мгновенно, а продолжает протекать через рекуперативные диоды другого плеча, постепенно уменьшаясь до нуля. По мере заряда емкости нагрузки скорость роста тока уменьшается, а длительность его импульсов увеличивается. Кроме того, по мере заряда

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании преобразователей постоянного напряжения в переменное, работающих на индуктивно-емкостную нагрузку.

Целью изобретения является повышение надежности преобразователя напряжения.

На фиг, I представлена блок-схема предложенного устройства; на фиг, 2- диаграммы работы основных узлов устройства.

Преобразователь напряжения для, индуктивно-емкостной нагрузки содержит инвертор 1, датчик 2 тока, элемент ИЛИ 3, цепь обратной связи 4, первый триггер 5 и второй триггер 6, элементы И 7, 8, первый пороговый элемент (нуль-орган) 9 и второй пороговый элемент 10, компаратор 11. Выход 12 инвертора 1 является выходом устройства.

На фиг. 2 показаны следующие сигналы: 13 - сигнал с датчика 2 тока; 14 - сигнал с нуль-органа 9; 15,16 - сигналы на выходах триггера 5; 17 - сигнал на выходе триггера 6; 18,19 - сигналы на выходах элементов И 7, 8,

Преобразователь работает следую- .щим образом.

Инвертор .1 может быть выполнен по одной из известных схем (мостовой или полумостовой) X Для обеспечения возможности работы инвертора в широком диапазоне выходной мощности и различных типов нагрузок его целесообразно выполнять с токовым управемкости.нагрузки напряжение обратной связи на входе ЦОС 4 уменьшается и разностный сигнал на его выходе уменьшается. Введение элемента ИЛИ 3 и двух триггеров 5 и 6 обеспечивает автоматическое формирование защитных интервалов между моментами отпирания транзисторов одного плеча И 1 и открыванием транзисторов другого плеча, что предотвращает сквозные токи в И 1, 2 ил,

лением с помощью импульсных трансформаторов, когда мощность на открывание транзисторов инвертора берется из их коллекторных цепей. Такой ин- 5 вертор требует выдачи управляющих сигналов в базовые цепи транзисторов каждого плеча инвертора в моменты изменения направления тока в инверторе. При включении устройства вто0 рой триггер 6 находится в положении, когда на его выходе присутствует сигнал 1 (позиция 17 на фиг. 2), который поступает на входы элементов И 7, 8, На одном из выходов

5 первого триггера 5 устанавливается сигнал 1, а на другом-- сигнал О (позиция 15, 16), В результате на выходе одного из элементов И, например элемента И 7, появляется

0 сигнал 1, который поступает на уп- равляющие входы транзисторов одного из плеч инвертора 1 и открывает их. Через данное плечо начинает протекать ток в нагрузку.

5 Если преобразователь работает на индуктивно-емкостную нагрузку, то через инвертор потечет ток, форма которого определяется резонансными свойствами нагрузки. В состав ин0 вертора 1 входит датчик 2 .тока, который вырабатывает сигнал i (позиция 13), пропорциональный мгновенному значению тока, протекающего через инвертор 1, который поступает на входы нуль-органа 9, порогового элемента 10 и компаратора П.

На первом пороговом элементе 9 устанавливается значение порога ihMM , близкое к нулевому значению то

3

ка с датчика 2, на втором пороговом элементе 10 устакдвливается значение порога 1п„р , соответствующее предельно допустимому для транзисторов зна- тока. .

В большинстве случаев переменный ток с инвертора на нагрузке выпрямляется и заряжает накопительную емкость нагрузки. При этом необходимо обеспечивать регулировку и стабили- зацию постоянного напряже ия на емкост нагрузки. В этом случае организуется сигнал обратной связи, который характеризует напряжение на емкости нагрузки. Сигнал обратной связи посту- пает на один вход цепи обратной связи 4, на другой вход которой подаетс сигнал установки с источника опорног напряжения.

В первые моменты времени работы преобразователя напряжение на емкости нагрузки равно нулю и, следовательно, на выходе цепи обратной связи 4 имеется максимальный сигнал i, который поступает на первый вход компаратора 1 1 и который превьшает сигнал 1пдр на втором пороговом элементе. Поскольку в первый момент времени емкость нагрузки не заряжена, ток через преобразователь быстро нарастает и достигает порога inop срабатывания второго порогового элемента 10 (имп.а , позиция 13), который при этом выдает на своем выходе импульс, который проходит через элемент ИЛИ 3 и своим передним фронтрм перебрасывает триггер 5 в другое положение, в результате чего на входе элемента И 7 появляется сигнал О, а сигнал 1 появляется на входе элемента И 8. Одновременно сигнал с выхода элемента ИЛИ 3 перебрасывает второй триггер 6 в другое положение, когда на его выходе появляется сигнал О, который закрывает оба элемента И 7 и 8 (момент Ц , позиция 17). Транзисторы первого плеча инвертора 1 закрываются, однако благодаря накопленной энергии в индуктивности нагрузки в ней возникает ЭДС самоиндук- ции, под действием которой ток в инверторе не прекращается мгновенно, а продолжает протекать через рекуперативные диоды другого плеча, постепенно уменьшаясь до нуля.

Когда ток i уменьшится до значения 1„„ , срабатывает первый пороговый элемент 9 и на его выходе поя

5

JQ jj

20

5 о 5

5

0

5

2704

вится сигнал (позиция 14), который своим передним фронтом пepeбpocиt второй триггер 6 в прежнее положение, когда на его выходе появляется сигнал, открывающий элементы И 7, 8 (момент t , позиция 17). В результате этого открываются транзисторы другого плеча инвертора 1 и через нагрузку вновь начинает протекать ток. Когда ток возрастет от нуля до значения 1, , сигнал на выходе первого порогового элемента исчезает.

Описанный процесс протекания тЪка через преобразователь повторяется (имп. б, поз. 13). Скорость нарастания и спадания тока при этом -определяется резонансными характеристиками индуктивно-емкостной нагрузки. По мере заряда емкости нагрузки скорость роста тока уменьшается, а длительность его импульсов увеличивается. Кроме того, по мере заряда емкости нагрузки, напряжение обратной связи на входе цепи обратной связи 4 уменьшается и разност- ньй сигнал i на ее выходе уменьшается.

Начиная с некоторого момента времени, сигнал i с выхода цепи обратной связи 4 станет меньше, чем значение . В этом случае, когда очередной импульс тока i с датчика 2 вьфастет до величины i , произойдет срабатывание компаратора 11, который при этом выдает на своем выходе короткий импульс, который проходит через элемент ИЛИ 3 и переключает второй триггер 6 в положение, когда на его выходе появляется сигнал О, т.е. закрываются эле- менты И 7 и 8, а также переключает первый триггер 5. В результате моменты переключения плеч инвертора I и длительность импульсов протекания тока начинают определяться моментом срабатывания компаратора 11 (11мпульсы В ,, позиция 15). Процесс протекания тока при этом происходит аналогично описанному.

По мере заряда емкости нагрузки напряжение на ней увеличивается, разностный сигнал на выходе цепи обратной связи 4 уменьшается и соответственно уменьшается амплиту да импульсов тока, определяемая моментом срабатьшания компаратора 1I до тех пор, пока на нагрузке не

установится требуемое напряжение, Jзаданное напряжение уставки на источнике опорного напряжения. При этом устройство находится в динамическом равновесии с заданным режимом а именно: при уменьшении напряжения на. нагрузке увеличивается разностный сигнал на выходе цепи обратной связи 4, что приводит к увеличению значе- нгия тока i , при котором срабатывает компаратор 11, а значит к увеличению амплитуды импульса тока и соответственно напряжения на емкости нагрузки и наоборот, т.е. автоматически осуществляется стабилизация напряже- ния на трубке. При изменении уставки на источнике опорного напряжения изменяется величина сигнала 1„

изменяется амплитуда импульсов тока и соответственно на емкости нагрузки уста- навливается новое значение напряжения т.е. осуществляется регулировка напряжения на нагрузке.

Если в процессе работы преобразователя по каким-либо причинам проис- ходит существенное увеличение тока нагрузки, то уменьшается напряжение на емкости нагрузки, увеличивается сигнал и ТОК- через тиристоры инвертора начинает ограничиваться вторым по-30 ИЛИ и двумя триггерами, элемент ИЛИ.

роговым элементом 10, что предотвращает выход транзисторов из строя от перегрузки по току.

Как видим из диаграгФ (позиции 18, 19), во всех случаях происходит автоматическое формирование защитных ин- тервалов между моментами закрывания транзисторов одного плеча и открыванием транзисторов другого плеча инвертора 1, что предотвращает образование сквозных токов в инверторе.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает подстройку инвертора под резонансные характеристики ин-,

дуктивно-емкостной нагрузки. При этом как видно из диаграмм, происходит изменение как частоты следования импульсов (ЧИМ), так и длительности импульсов (ШИМ). Это обеспечивает возможность работы предложенного преобразователя с различными нагрузками и в широком диапазоне потребляемой мощности без опасности образования сквозных токов в инверторе и выхода транзисторов инвертора из строя.

Формула изобретения

Преобразователь напряжения для индуктивно-емкостной нагрузки, содержащий инвертор, датчик тока, цепь обратной связи, компаратор, первый и второй пороговые элементы, два элемента И, причем выход цепи обратной связи подключен к первому входу компаратора, датчик тока подключен входом в силовую цепь инвертора, а выходом - к входу первого порогового элемента, а элементы И выходами подключены к противофазным управляющим входам инвертора, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния надежности, он снабжен элементом

подключен первым входом к выходу второго порогового элемента, входом соединенного с выходом датчика тока и вторым входом компаратора,выходом соединенного с вторьм входом элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу первого триггера и к первому входу второго триггера, второй вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, а выход - с объединенными первыми входами элементов И, вторыми входами, подключенными к противофазным выходам первого триггера.

Фиг 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство содержит инвертор (И) 1, датчик (ДТ) 2, цепь обратной связи (ЦОС) 4, элементы И 7,8, пороговые элементы 9 и 10, компаратор 11 . И 1 вьтолнен с токовым управлением. Сигнал с ДТ 2 пропорционален мгновенному значению тока инвертора, меняющемуся соответственно, -индуктивно-емкостной нагрузке, обладающей резонансными свойствами. N9 СЛ to «Ч

Редактор М. Бандура

Заказ А423/55

Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. УжгородГулГпроёктн1яГ4

Составитель Н. Цишевская

Техред О.Гортвай Корректор М, Демчик