Самоконтролирующийся стабилизированный статический преобразователь постоянного напряжения в переменное Советский патент 1988 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам преобразования и стабилизации параметров электрической энергии.

Цель изобретения - повьппение надежности путем улучшения самоконтроля.

На фиг.1 представлена схема самоконтролирующегося стабилизированного преобразователя постоянного напряжения в переменное с однотранзисторным усилителем постоянного тока; на фиг.2 то же, с дифференциальным при наличии делителя опорного напряжения.

Самоконтролирующийся стабилизированный статический преобразователь постоянного напряжения в переменное содержит линейный стабилизатор 1, в который входят выходной конденсатор 2, регулирующий транзистор 3 и диод 4, включенные последовательно между выводами для подключения сети и конденсатором 2, а также узел 5 сравнения, включающий делитель 6 обратной связи, источник 7 опорного напряжения, усилитель 8 постоянного тока с резистором 9, транзистором 10 (фиг,1) или двумя транзисторами 10 и 11 (фиг.2) при применении дифференциальной cxet-Qji, причем в последнем случае в узел сравнения входит делитель 12 опорного напряжения, а в усилитель постоянного тока резистор 13; блок 1 А коммутирующих транзисторов с двумя (фиг,1) 15 и 16, или четырьмя (фиг.2 16, 15, 17 и 18 транзисторами, генератор 19 коротких импульсов, входом Подключенньй через переходную цепь 20 к база-эмиттерному переходу транзистора 15; усилитель 21 мощности, выводами питания подключенный к выходному конденсатору 2; выходной , трансформатор 22, первичной обмоткой подключенный к выходу усилителя 21 мощности, а вторичной - к выводам для подключения нагрузки; узел 23 управления усилителем мощности (триггер со счетным входом), выход которого подк.пючен к тзходу усилителя 21 мощности; формирователь 24 импульсов запуска, вход которого подключен к общей точке транзистора 3 и диода 4, а выход к входу узла 23 ynpaiuneHiiH усилителем мощности.

Коллектор транзистора 10 (выход усилителя постоянного тока) подключен к базе транзистора 3. Входы деля теля 6 обратной связи и источника /

опорного напряжения подключены к конденсатору 2. Выход делителя 6 подключен к базе транзистора 10. Выход источника опорного напряжения в схеме на фиг.1 подключен к эмиттеру транзистора 10, а в схеме на фиг.2 - к входу делителя 12 опорного напр5гжения, выходом подключенного к базе транзистора 1 1 . Делитель 6 обратной связи. и источник 7 опорного напряжения в схемах на фиг.1 и 2, а также делитель 12 опорного напряжения и резистор 13 в схеме на фиг.2 подключены

к (бщей шине стабилизатора через переходы коллектор - эмиттер соответственно транзисторов 15-18 блока 14 коммутирующих транзисторов База транзистора 16 в схеме на фиг.1

соединена с коллектором транзистора 15, а базы транзисторов 16, 18 и 17 соединены с коллекторами транзисторов 18, 17 и 15 соответственно.

Вывод питания узла 23 управления

(триггера со счетным входом) в данном конкретном случае выполнения подключен к выходу источника опорного напряжения.

В случае выполнения усилителя постоянного тока однотранзисторным устройство работает следующим образом (фиг.1).

5

0

5

В промежутке между импульсами генератора 19 открыт транзистор 16. Током его базы и коллектора являются токи источника 7 опорного напряжения и делителя 6 обратной связи. В этом промежутке времени линейный стабилизатор 1 работает по обычной классической схеме. Во время импульса генератора 19 открывается транзистор 15, но закрывается транзистор 16, так как падение напряжения насыщенного транзистора всегда меньше напряжения база - эмиттер однотипного ему транзистора. Ток источника 7 опорного напряжения во время присутствия импульса генератора 19 не прерывается, а изменяет свой путь - течет в это время через переход коллектор - эмиттер транзистора 15. Ток делителя 6 обратной связи, наоборот, прерьшается )d длительность импульса генератора 19, В это время транзистор 10 выходит из линейного режима и насыщается. Напряжение на эмиттере транзистора 3 приобретает провал и с формирователя 24 импульсов запуска (в данном случае

3

конкретного выполнения - резистивног делителя) будет получен синхроимпуль на триггер 23, опрокидывающий его, Это происходит от каждого импульса генератора 19, если линейный стабилизатор полностью исправен и эти импульсы достигают входа узла 23 (триггера). Любые отказы: обрывы и замыкания выводов каждого элемента или переходов транзисторов делают невозможным прохождение импульсов через линейный стабилизатор.

В случае, если не идет ток через транзистор 10 (обрыв одного, двух или всех трех выводов эмиттера, базы коллектора или закорачивание переход база - эмиттер), это приводит к потере усилительных свойств транзистора, поэтому импульсы генератора 19, доведенные до базы транзистора 10 (через делитель 6, подключенный к коллектору транзистора 16), не вызовут изменения напряжения на коллекторе транзистора 10, а значит, и напряжения на эмиттере транзистора 3.

В случае обрыва одного из выводов стабилитрона и сточника 7 опорного напряжения в промежутке между импульсами генератора 19 на эмиттере транзистора 10 напряжение станет большим, чем на его базе (за счет делителя 6), а во время импульса между базой и эмиттером напряжение будет равняться нулю. Транзистор будет постоянно зак- ры тым.

В случае обрыва выводов резисторов делителя 6 происходит потеря связи , делителя с выходом стабилизатора, что ведет к запиранию транзистора а связи с коллектором транзистора 16 - к постоянному открытому его состоянию.

В схеме с дифференциальным усилителем постоянного тока (фиг.2) контролю подлежит дополнительно транзистор 11, делитель 12 опорного напряжения, резистор 13. В случае обрьша одного из выводов транзистора 11, работающего в нормальном состоянии как эмиттерный повторитель, напряжение на его нагрузке (резистор 13) понизится и напряжение на эмиттере транзистора 3 также понизится, приняв значение нижнего уровня импульсов, снимаемых отсюда на формиро.ватель 24 при отсутствии неисправностей. Если возникнет неисправность в виде замыкания перехода база - эмиттер, будет

10,

ь

10

15

20

2

с с

68869 1

получен тот же результат, так клк вследствие шунтирования выхода делителя 12 .резистором 13 напряжение на последнем понизится не менее, чем на порядок. Замыкание перехода коллектор- - эмиттер транзистора 11 npime- дет, наоборот, к постоянному закрыванию транзистора 10, независимо от импульсов, поступающих на его базу от делителя 6 обратной связи. Отсутствие обрывов резисторов делителя 12 и резистора 13 проверяется по наличию базовых токов транзисторов соответст венно 18 (во время существования импульса генератора 19) и 16 (в промежутке между импульсами), так как в исправном стабилизаторе каждый такой импульс обуславл1шает открывание транзисторов 15 и- 18 и, наоборот, запирание транзисторов 17 и 16). Токи источника 7 опорного напряжения, его

делителя 12 и резистора 13 не прерыI

йаются, а только изменяют свой путь - либо через переходы база - эмиттер транзисторов 17, 18 и 16, либо через переходы коллектор - эмиттер транзисторов 15, 17 и 18. Наличие ЭТ1ГХ токов через базы транзисторов 17, 18 и 16 и способность транзисторов 15, 17 и 18 прерывать их позволяет довести импульсы генератора 19 от входа до выхода блока 14 коммутирующих транзисторов и далее - к базе транзистора 10, так как последнш (по тракту прохождения импульса) транзистор 16 этого блока во время импульса запирается. Делитель 6 обратной связи в это время открывается 40 ° общей шины стабилизатора, и транзистор 10, как и в ранее описан}1ом стабилизаторе с одним транзистором в усилителе постоянного тока, перейдет из линейного режима в состояг1ие g насыщения. Далее процессы будут проходить как описано выше.

Таким образо, самоконтролирующийся стабилизированный статический преобразователь постоянного напряжения gg в переменное имеет на выходе напряжение только при полной исправности своих элементов. Любая неисправность

30

55

типа обрыв или замыкание влечет за собой прекращение работы. Работа с неисправностью, выдача ненормированного напряжения исключена, а наличие выходного напряжения оп означно ев идете ль с ТВ ует- об исправном состоянии.

Формула изобретения

1. Самоконтролирующийся стабилизированный статический преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий усилитель мощности, подключенный к нему выходной трансформатор, узел управления усилителем мощности, выполненный на триггере, ли- нейный стабилизатор постоянного напряжения с регулирующим транзистором, диодом, выходным конденсатором и узлом сравнения, в который в .одят источник опорного напряжения, делитель обратной связи и усилитель постоянного тока, входами связанный с указанными делителем и источником опорного напряжения, а выходом - с базой регулирующего транзистора, генератор коротких импульсов и формирователь импульсов запуска, выходом подключенны к входу узла управления усилителем мощности, а входом - к общей точке регулирующего транзистора и диода, соединенных последовательно между входным и выходным выводами, причем выводы питания усилителя мощности подключены к выходным выводам, отличающийся тем, что, L целью повышения надежности путем улуч- щения самоконтроля, в него введен блок с четным числом коммутирующих

5

Q

0

5

0

транзисторов, при этом эмиттеры всех транзисторов соединены с общей щиной, база-эмиттерный переход первого транзистора связан с выходом генератора коротких импульсов, база каждого последующего транзистора соединена с коллектором предыдущего, а источник опорного напряжения и делитель обратной связи узла сравнения подключены к общей шине через коллекторно-эмит-, терную цепь соответственно первого и последнего транзисторов.

2.Преобразователь по п. 1 , о т - личающийся тем, что усилитель постоянного тока выполнен на одном транзисторе, а блок коммутирующих транзисторов состоит из двух транзисторов.

3.Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что усилитель постоянного тока выполнен по дифференциальной схеме, а в источник опорного напряжения введен делитель опорного напряжения, при этом блок коммутирующих транзисторов состоит из четырех транзисторов, через кол- лекторно-эмиттерные цепи второго и третьего из которых к общей щине подключены соответственно делитель опорного напряжения и эмиттерный резистор усилителя постоянного тока.

и

Фиг. 2

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам преобразования и стабилизации параметров электрической энергии. Цель изобретения - повьшение надежности путем улучшения самоконтроля. Задающий генератор (генератор коротких импульсов) открьшает каждым своим импульсом первый транзистор введенного блока коммутирующих транзисторов, имеющего два или четыре транзистора (в зависимости от схемы усилителя постоянного тока в стабилизаторе), коллекторы которых соединены с базами последующих транзисторов и через переходы коллектор-эмиттер которых сая- заны с общим проводом элемента линейного стабилизатора (источник опорного напряжения, делитель напряжения обратной связи и др.), имеющих эту связь в классических стабилизаторах непосредственно. Благодаря рабочим токам этих элементов через транзисторы указанного блока импульсы генератора подходят к базе транзистора усилителя постоянного тока стабилизатора и его реакция на них появляется на выходе линейного стабилизатора, отделенного от остальной части схемы ДС-фильтрем. При исправной работе устройства из выходной цепи его линейного стабилизатора выводятся импульсы, синхронизирующие счетный триггер, который возбуждает усилитель МО1ЦНОСТИ, связанный через трансформатор с потребителем. Напряжение на выходе устройства присутствует как положительный результат автоматической проверки всех его элементов. 2 з.п. ф-лл, 2 ил. i (Л со О) 00 00 Од