Ключевой регулятор напряжения постоянного тока с защитой от перегрузки по току Советский патент 1988 года по МПК G05F1/573 

(Л

1

Изобретение относится к электро- технике и может найти применение в устройствах ключевых регуляторов нап- ряжения постоянного тока.с

Цель изобретения - повышение коэффициента Полезного действия и надежности.

На чертеже показана электричес- кая схема ключевого регулятора напря- Q жения постоянного тока с защитой от перегрузки по току.

Ключевой регулятор выполнен на силовом транзисторе I, в коллекторную цепь которого включена первичная обмотка 2 силового трансформатора 3. Его вторичная обмотка 4 подключена к выпрямителю 5, связанному с выходом ключевого регулятора. Переход база- эмиттер силового транзистора 1 связан с выходной обмоткой 6 согласующего трансформатора 7 узла 8 пропорционально-токового управления.Трансформатор 7 имеет обмотку 9 положительной обратной связи по току. Связь эмиттера силового транзистора 1 с выходной обмоткой 6 выполнена через входную и общую клеммы 10 и П узла 12 защиты по току. Для усиления

15

20

25

1429

45

шунтирующего воздействия со стороны узла 12 защиты по току на устройство 8 пропорционально-токового управления его выход (клеммы общая 11 и выходная 13) подключены к последовательно включенным выходной 6 и вольт добавочной . 14 обмоткам согласую-- щего трансформатора 7,

Исполнительным элементом защиты

12является ключ 15, выполненный

на паре комплементарных транзисторов подключенный квыходным клеммам 11 и

13узла 12 через первый диод 16. Цепь управления ключа 15 подключена через токоограничива1ощий резис- тор 17 к резисторному датчику 18 тока, связанному с входными клеммами

10 и 11. (При наличии на переднем ф рон те сигнала, поступающего с датчика 18 тока, короткого коммутационного импульса повьгазенной амплитуды полезно ввести в состав узла 12 защиты конденсатор 19 малой емкости для слабого интегрирования фронта сигнала).

Для обеспечения эффекта защелки ключа 15 узел 12 зашиты имеет источник нормированной накопленной энергии, содержащий вспомогательную обмотку 20 в составе силового трансформатора 3, вьтрямитель - третий

с

Q

15

20

25

ЗО

, ,Q

-

4290992

диод 21 и накопительный конденса- тор 22. Дополнительный резистор 23 выполняет вспомогательную функцию - устраняет заряд накопительного конденсатора 22 до амплитуды короткого выброса напряжения, являющегося продолжением фронта импульса напряжения, поступающего с обмотки 20. Первый резистор 24, связьгоающий накопительный конденсатор 22 с ключом 15, нормирует величину тока разряда конденсатора 22 через ключ 5, а второй резистор 25 улучшает динамические параметры ключа 15 и совместно с токоог- раничительным резистором 17 определяет величину тока выключенная ключа 15 Второй диод 26,. включенный в цепь, связывающую источник нормированной накопленной энергии с ключом 15, устраняет шунтирование выхода устрой- ,ства пропорционально-токового управления накопительным конденсатором 22.

Ключевой регулятор работает следующим образом.

При отпирании силового транзистора -1 сигналом, приходящим с узла 8 пропорционально-токового управления, заряжается накопительный конденсатор -22 до величины напряжения на обмотке 20 силового трансформатора 3. В базу силового транзистора I (вследствие действия положительной обратной связи по току коллекторной цепи с базовой с помощью обмотки 9 в составе согласующего трансформатора 7) поступает ток, пропорциональный по величине току в коллекторной цепи. Если за время открытого состояния силового транзистора 1 его ток коллектора достигнет предельного значения, то падением напряжения на резисторе датчика 18 тока будет включен ключ 15 узла 12 защиты по току, ко- 45 торый зашунтирует обмотки 6 и 4 уз- .ла 8 пропорционально-токового управления .

Силовой транзистор 1 запирается, а ключ 15 продолжает шунтировать вы-( ход узла 8 с некоторым перекрытием оставшегося времени рабочего такта силового транзистора 1 несмотря на отсутствие управляющего сигнала для ключа 15. Это исключает дребезг ключа, что обеспечивается в результате защелкивания ключа 15 на заданное время (примерно Т/2), которое определяется величиной тока выключения ключа 1 5 и временем разряда на него на50

55

копительного конденсатора 22 через ограничивающий разрядный ток резистор 24. Выключается ключ 15 в отрезок времени нерабочего такта силового транзистора 1, когда на его вход поступает с узла, 8 управления запирающее напряжение. Если к следующему рабочему такту силового транзистора 1 перегрузка не будет устране- на, VO вышеописанный процесс повторяется. Таким образом, узел 12 защиты по току вьтолняет задачу мгновенного ограничения тока, тек тцего через силовой транзистор 1 ключевого регу- лятора в каждый коммутационньш период, не вызывая при этом необратимого выключения преобразователя при кратковремнной перегрузке.

Для повышения надежности зашиты ключевого регулятора от перегрузки целесообразно наряду с рассмотренной защитой по току ввести в состав ключе-- вогр регулятора таймер допустимого времени перегрузки, выключающий ключевой регулятор при длительном .установившемся режиме перегрузки .

Предлагаемое техническое решение . ключевого регулятора с защитой от перегрузки по току повышает КПД ключевого регулятора и его надежность, поскольку снижает внутренние тепловыделения, особенно если он питается от низковольтной бортовой сети, например. 27 В, поскольку при переносе датчика тока защиты из эмиттерной цепи в базовую цепь силового транзистора мощность, рассеиваемая на нем, снижается примерно в 12 раз, где р - коэффициент усиления по току силового

25

30

35

40

Ключевой регулятор напряжения постоянного тока с зашитой от перегрузки по току, содержащий силовой транзистор, силовой трансформатор, узел пропорционально-токового упраи- ления с согласующим трансформатором, который имеет обмотку положительной обратном связи по току и последовательно соединенные выходную и вольт- добавочную обмотки, и узел защиты от перегрузки по току, состоящий из ре- зисторного датчика тока, TOKOoi pa- ничительного резистора, ключа, выполненного на комплементарной паре транзисторов, рез1 стора, трех диодов, накопительного конденсатора и вспомогательной обмотки в составе силового трансформатора, первичная обмотка которого, переход коллектор-эмиттер силового транзистора и обмотка положительной обратной связи по току согласующего трансформатора включень; последовательно между входньп-™ клеммами, база силового транзистора подключена к общему выводу выходной и во: ьтдобавочной обмоток согласующего трансформатора, выход ключа подк. чеи через первый диод к другому выводу вольтдобавочной обмотки согласующего трансформатора и через резистор и второй диод - к одним из вьгоодов накопительного конденсатора и третьего диода, другие вьшоды которых по отдельности подключены к вспомогательной обмотке силового трансформатора, причем указанный другой вывод накопительного конденсатора соединен с общим выводом ключа и одним из выводов датчика тока, который другим вьгоодом через токоограничительный резистор соединен с входом ключа, о тличающийся тем, что, с транзистора ключевого регулятора. Тех-45 целью повышения надежности и КПД, ническое рещение защиты по току уни- обмотка положительной обратной, связи версально и не зависит от исполнения схемы управления, поскольку осуществляет прямое воздействие на сигнал уп- равления силовым транзистором, а не 50 на внутренние цепи устройства управления.

по току согласующего трансформатора включена в цепь коллектора силового транзистора, а датчик тока включен между эмиттером силового транзистора и свободным вьшодом выходной обмотки согласующего трансформатора.

5 0

5

0

5

0

Формула изобретения

Ключевой регулятор напряжения постоянного тока с зашитой от перегрузки по току, содержащий силовой транзистор, силовой трансформатор, узел пропорционально-токового упраи- ления с согласующим трансформатором, который имеет обмотку положительной обратном связи по току и последовательно соединенные выходную и вольт- добавочную обмотки, и узел защиты от перегрузки по току, состоящий из ре- зисторного датчика тока, TOKOoi pa- ничительного резистора, ключа, выполненного на комплементарной паре транзисторов, рез1 стора, трех диодов, накопительного конденсатора и вспомогательной обмотки в составе силового трансформатора, первичная обмотка которого, переход коллектор-эмиттер силового транзистора и обмотка положительной обратной связи по току согласующего трансформатора включень; последовательно между входньп-™ клеммами, база силового транзистора подключена к общему выводу выходной и во: ьтдобавочной обмоток согласующего трансформатора, выход ключа подк. чеи через первый диод к другому выводу вольтдобавочной обмотки согласующего трансформатора и через резистор и второй диод - к одним из вьгоодов накопительного конденсатора и третьего диода, другие вьшоды которых по отдельности подключены к вспомогательной обмотке силового трансформатора, причем указанный другой вывод накопительного конденсатора соединен с общим выводом ключа и одним из выводов датчика тока, который другим вьгоодом через токоограничительный резистор соединен с входом ключа, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, обмотка положительной обратной, связи

по току согласующего трансформатора включена в цепь коллектора силового транзистора, а датчик тока включен между эмиттером силового транзистора и свободным вьшодом выходной обмотки согласующего трансформатора.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах ключевых регуляторов напряжения постоянного тока. Цель изоб- ретения - повьшение КПД и надежности. В базовую цепь силового транзистора I с пропорционально токовым управлением от согласующего трансформатора 7 включен резисторный датчик 18 тока. При перегрузках срабатьта- ет ключ 15, шунтируя обмотки 6,14 трансформатора 7. Ключ 15. выключается во время нерабочего такта силового транзистора I, т.е. если условия перегрузки сохранены, то обеспечивается мгновенное ограничение то- к.а в силовом транзисторе 1 за каждьй коммутационный период. 1 ил.

вш-шпи

Заказ 5125/45 Тираж 866

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное