Транзисторный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/335 

liu

со

О5

to

Ю

о

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного напряжения.

Цель изобретения - повышение надежности путем автоматической синхронизации импульсов управления.

На фиг. 1 показана схема предложенного преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы токов и напряжений, поясняющие его работу.

Транзисторный преобразователь содержит полумостовой инвертор 1 с силовыми транзисторами 2 и 3, имеющими управляющие входы 4 и 5. Датчик 6 тока и последовательный резонансный контур 7 включены последовательно в выходную цепь инвертора. Блок 8 управления имеет первый вход 9, соединенный с выходом датчика 6 тока, и второй вход 10 для подключения источника управ.тяющих импульсов.

Блок 8 управления содержит логический узел II, распределитель 12 импульсов с входным выводом 13 и выходными выводами 14 и 15, соединенными с управляющими обмотками 16.1 и 16.2 трансформаторов тока через промежуточные усилители 17.1 и 17.2 и конденсаторы 18.1 и 18.2. Вторичные обмотки 19.1 и 19.2 трансформаторов тока подключены к управляющим входам 4 и 5 -силовых транзисторов 2 и 3, а первичные обмотки этих трансформаторов ключены последовательно в выходную, цепь инвертора 1.

Узел II содержит первый 20 и второй 21 двухвходовые логические элементы И-НЕ, реле 22 времени, одновибратор 23 с прямым 24 и инверсным 25 выходами и двухвходо- вый логический элемент ИЛИ-НЕ 26. Выход датчика 6 тока через последовательно включенные выпрямитель 27, пороговый элемент 28 и дифференциатор 29 соединены с первым входом элемента И-НЕ 21.

Выход двухвходового логического элемента ИЛИ-НЕ 26 соединен с первым входом реле 22 времени, второй вход которого соединен с выходом первого двухвходового логического элемента И-НЕ 20, а выход - с вторым входом второго двухвходового логического элемента И-НЕ 21, выход которого соединен с входом одновибратора, прямой выход 24 которого соединен с входом 13 распределителя 12 импульсов и первым входом первого двухвходового логического элемента И-НЕ 20, второй вход которого соединен с входным выводом 10 блока 8 управления и первым входом двухвходового логического элемента ИЛИ-Н Е 26, второй вход которого соединен с инверсным выходом 25 одновибратора 23.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче на вывод 10 сигнала «Лог.1 (фиг. 2, ) на выходе первого двухвходового логического элемента И-НЕ 20 уста0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

навливается сигнал «Лог.О (фиг. 2,), который взводит реле 22 времени, на выходе которого устанавливается сигнал «Лог.1 (фиг. 2jU ). Так как в исходном состоянии на выходе дифференциатора 29 присутствует сигнал «Лог. 1 (фиг. 2, ), то на выходе второго двухвходового логического элемента И-НЕ 21 устанавливается сигнал «Лог.О (фиг. 2, и ), который без задержки передается через одновибратор 23 на вывод 13 распределителя 12 (фиг. 2, Цэ ), и первый вход двухвходового логического элемента И-НЕ 20, на выходе которого сигнал «Лог. О сразу меняется на сигнал «Лог. 1 (фиг. 2, Ц.о) по которому реле 22 времени начинает отсчет выдержки, выбираемой заведомо больше полупериода колебаний последовательного резонансного контура 7.

На выходе 14 распределителя 12 импульсов устанавливается сигнал «Лог. 1 (фиг. 2, ), который через усилитель 17.1 приводит к заряду через управляющую обмотку 16.1 трансформатора тока конденсатора 18.1 и, следовательно, к фор.мированию короткого запускающего импульса на управляющем входе 4 силового транзистора 2. Это приводит к открытию силового транзистора 2 и прохождению через последовательный резонансный контур 7, датчик 6 тока, первичные обмотки 16.1 и 16.2 трансформаторов тока полуволны зарядного тока синусоидальной формы (фиг. 2, Ug). При этом обеспечивается формирование запирающего напряжения на управляющем входе 5 си.лового транзистора 3 и пропорционально-токовое управление силовым транзистором 2 (фиг. 2, U и Us). Из сигнала с выхода датчика 6 тока после выпря.мления выпрямителем 27, прохождения через пороговый элемент 28 и дифференциатор 29 формируются короткие импульсы синхронизации - в моменты окончания полуволн тока через последовательный резонансный контур (фиг. 2, U, U,,

U28, U29).

Регулировкой порога срабатывания порогового элемента 28 моменты формирования импульсов синхронизации могут быть смешены относительно моментов окончания полуволн тока через последовательный резонансный контур 7. При окончании полуволны зарядного тока последовательного резонансного контура 7 короткий импульс синхронизации (фиг. 2, Ugg) подается на первый вход двухвходового логического элемента И-НЕ 21 (фиг. 2, ) и по его положительному фронту запускается одновибратор 23, формирующий и.мпульс (фиг. 2, ) уровнем логической «1 длительностью, равной необходимой гарантированной задержке между последовательными включениями силовых транзисторов 2 и 3. Импульс уровнем логической «1 с выхода 24 одновибратора 23 инвертируется первым двухвходовым логическим элементо.м И-НЕ 20 и до окончания

времени выдержки реле 22 времени (время его выдержки выбрано заведомо больше полупериода колебаний последовательного резонансного контура 7) переводит его в исходное состояние - сигнал на выходе реле 22 времени не изменяется и остается на уровне логической «1 (фиг. 2, Ugg).

Изменение сигнала на входе 13 узла на логическую «1 в момент окончания полуволны зарядного тока последовательного ре- зонансного контура 7 или в момент, немного предшествующий ему, приводит к изменению сигнала на выходе 14 распределителя 12 импульсов из состояния логической «1 в состояние логического «О (фиг. 2, ), что приводит к разряду конденсатора 18.1 через усилитель 17. 1 и управляюш,ую обмотку 16.1 трансформатора тока и формированию на управляюш,ем входе 4 силового транзистора 2 запирающего импульса (фиг. 2, и).

После окончания гарантированной задержки, определяемой длительно.стью формируемого одновибратором 23 импульса, на входе 13 вновь установится сигнал «Лог.О, по которому сигнал «Лог. 1 установится уже на выходе 15 распределителя 12 им- пульсов (фиг. 2, Ui5 ). Это приведет к открытию силового транзистора 3 коротким открывающим импульсом и последующему пропорционально-токовому управлению и.м при прохождении полуволны разрядного тока через последовательный резонансный контур 7, датчик 6 тока, первичные обмотки 16.1 и 16.2 трансформаторов тока (фиг. 2, Uj). При этом обеспечивается формирование запирающего напряжения на управляющем входе 4 силового транзистора 2 (фиг. 2, U). При окончании полуволны разрядного тока последовательного резонансного контура 7 или в момент, предшествующий ему, также формируется короткий импульс синхронизации (фиг. 2, ) на первом входе элемента И-НЕ 21. Вновь запускается одновиб- ратор 23, до окончания выдержки «сбрасывается реле 22 времени, подается закрывающий импульс на управляющий вход 5 силового транзистора 3. После окончания гарантированной задержки, равной длитель- ности формируемого одновибратором 23 импульса, процесс повторяется.

При изменении сигнала на выводе 10 на логический «О (фиг. 2, Uio) на выходе первого двухвходо вого логического элемента И-НЕ 20 установится сигнал «Лог 1 (фиг. 2, U2o), а после окончания «текущего управляющего импульса, в момент запуска одновибратора 23, сигнал «Лог. 1 установится также на выходе двухвходового логического элемента ИЛИ-НЕ 26, который, воз действуя на первый вход реле 22 времени, установит его выход в состояние логического «О (фиг. 2, ), что в свою очередь приведет к установке на выходе второго двухвходового логического элемента И-НЕ 21 уровня логической «1 (фиг. 2, Uji), в результате на выводе 13 также установится напряжение с уровнем логической «1 и дальнейшее формирование импульсов управления прекратится (фиг. 2, Ujj ).

При вь1ходе из строя цепи формирования импульсов синхронизации: датчик 6 тока, выпрямитель 27, пороговый элемент 28, дифференциатор 29 на первом входе элемента И-НЕ 21 установится постоянный уровень логической «1, при этом запуск одновибратора 23 будет производиться только после окончания выдержки реле 22 времени. За счет того, что это время выбирается заведомо большим полупериода колебаний последовательного резонансного контура 7, частота работы преобразователя автоматически снизится - пауза между последовательными включениями силовых транзисторов 2 и 3 увеличится на время, равное разности между временем выдержки реле 22 времени и полупериодом колебаний последовательного резонансного контура 7.

Таким образом, в предложенном преобразователе напряжения обеспечена автоматическая синхронизация частоты управления силовыми транзисторами с собственной частотой последовательного резонансного контура при оптимальном управлении силовыми транзисторами. Для открытия подается короткий запускающий импульс, который «подхватывается положительной обратной связью по току, обеспечивая их пропорционально-токовое управление, а в момент, предшествующий окончанию тока, на силовой транзистор подается запирающий импульс, чем повышается надежность.

Формула изобретения

1.Транзисторный преобразователь постоянного напряжения, содержащий два силовых транзистора, соединенных по полумостовой инверторной схеме с включением на выходе последовательно соединенных последовательного резонансного контура и датчика тока, вы.ход которого соединен с первым входом блока упрааления, к второму входу которого подключен выход источника управляюших импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем автоматической синхронизации импульсов управления, в цепь управления каждого силового транзистора введен трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно в выходную цепь полумостовой инверторной схемы, вторичная обмотка подключена к управляющему входу силового транзистора, а управляющая обмотка соединена с соответствующим выходом блока управления.

2.Преобразователь по п. 1. отличающийся тем, что блок управления содержит первый двухвходовый логический элемент И -

НЕ, первый вход которого соединен с первым входом двухвходового логического элемента ИЛИ-НЕ и с вторым входом блока управления, а выход - с первым входом реле времени, второй вход которого соединен с выходом двухвходового логического элемента ИЛИ-НЕ, а выход - с первым входом второго двухвходового элемента И- НЕ, второй вход которого через цепочку из

ля подключен к первому входу блока управления, а выход соединен с входом одновиб- ратора, инверсный выход которого соединен с вторым входом двухвходового логического 5 элемента ИЛИ-НЕ, а прямой выход - с вторым входом первого двухвходового логического элемента И-НЕ и входом распределителя импульсов, каждый выход которого через промежуточный усилитель и конденсапоследовательно соединенных дифферен- Q тор соединен с управляющей обмоткой соот- циатора, порогового элемента и выпрямите- ветствующего трансформатора тока.

ля подключен к первому входу блока управления, а выход соединен с входом одновиб- ратора, инверсный выход которого соединен с вторым входом двухвходового логического элемента ИЛИ-НЕ, а прямой выход - с вторым входом первого двухвходового логического элемента И-НЕ и входом распределителя импульсов, каждый выход которого через промежуточный усилитель и конденсатор соединен с управляющей обмоткой соот- ветствующего трансформатора тока.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в еистемах электропитания различных электронных устройств. Цель - повышение надежности путем автоматической синхронизации импульсов управления. Устр-во содержит полумостовой инвертор 1 с силовыми транзисторами 2 и 3, имеющими управляющие, входы 4 и 5. Датчик 6 тока и последовательный резонансный контур 7 включены последовательно в вы.ходную цепь инвертора 1. Блок 8 управления первым входом 9 соединен с вы.ходом датчика 6 тока, а вторым входом 10 - с источником управляющих импульсов. Логический узел 11, входящий в состав блока 8 управления, содержит два двухвходовых логических элемента И-НЕ 20, 21, реле 22 времени, одновибратор 23 с прямым 24 и инверсным 25 выходами и входовый логический элемент ИЛИ-НЕ 26. Для отпирания силовых транзисторов 2 и 3 на их управляющие входы 4 и 5 подается короткий запускающий импульс, который подхватывается положительной обратной связью по току, обеспечивая их пропорционально-токовое управление. В момент, предщест- вующий окончанию тока, на силовой транзистор подается запирающий импульс, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л