Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1989 года по МПК H02H7/122 H02M3/335 

1

Изобретение относится к преобра- здвательной технике и может быть использовано при разработке источников- электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повьшение надежности и точности срабатывания защиты. .

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - схема его устройства защиты от неисправностей; на фиг. 3 - эпюры напряжений в характерных точках схе .

Преобразователь содержит задающий генератор 1 парных импульсов с двумя выходами, первый триггер 2 (счетный), второй 3 - 1К-триггер, первый 4, второй 5 и третий 6 резисторы, первый 7 и второй 8 одинаковые предйаритель- ные усилители, состоящие из транзисторов 9 и 10 противоположного типа проводимости и резисторов 1t-,l4, разделительньм трансформатор 15, двухтактный усилитель 16 мощности, выходной трансформатор 17, выпрямитель 18, узел 19 защиты, диодный выпрямительный мост 20, узел 21 контроля состояний входов 1К-триггера, состоящий из транзистора 22, резистора 23 и импульсного трансформатора 24, формирователь 25 импульсов синхронизации первого триггера и узел 26 реверсирования, каждый из которых состоит из одновибратора 27 на транзисторах 28 и 29, резисторах 30- 32 и конденсаторе 33 и из третьего транзистора 34, формирователь 35 импульсов синхронизации второго триггера с транзистором 36 и резистором

37.. . .

1

Одноименные выходы триггеров 2 и 3 подключены к входам предварительных усилителей 7 и 8. Между вькода- ми этих усилителей и вьшодами для подключения потребителя включены

1457056

последовательно соединенные разделительный трансформатор 15, двухтактный усилитель 16 мощности, выходной трансформатор 17, выпрямитель 18 и узел 19 защиты. Первый выход задающего генератора 1 подключен к первому входу узла 21 контроля состояний входов 1К-триггера. Прямой и инверсный выходы счетного триггера 2 через резисторы 4 и 5 подключены соот- ветственно к входам I и К второго триггера и через диодный ыпрями-. тельный мост 20 к второму входу узла

10

В формирователе 25 импульсов син ронизации первого триггера и узле 26 реверсирования входные выводы подключены к, коллектору транзистора 28 и базе транзисторов 29. Между эмиттерами транзисторов 28 и 29 последовательно включены базоэмиттер- ный переход транзистора 34 и резис- торы 30 и 31, причем параллельно обоим резисторам подсоединен конденсатор 33, а общая точка резисторов подключена к одной из шин питания и базе транзистора 28, коллектор

21 контроля СОСТОЯНИЙ входов 1К-ТРИГ- ,, транзистооа

Zp::: Lr- z „-rrr,:.r™синхронизации первого триггера, выход которого подключен к входу триггера 2, а через резистор 6 также к счетному входу триггера 3 и к выхо-- ДУ формирователя 35 импульсов синхронизации второго триггера. Второй выход задающего генератора l подключен к входу формирователя - 35 импульсов синхронизации второго триг .3 kJCOi

тор 32 - к коллектору транзистора 28. Выходными выводами являются коллектор транзистора 34 и одна из шин питания.

25

гера и к входу зондирующих .импульсов узла 19 защиты.

Связь выхода зондирукщих импульсов узла 19 с входом узла 26 реверсирования осуществляется непосредственно либо через какое-либо дополнительное устройство контроля по другим параметрам. В предлагаемом преобразователе выход зондирующих имг пульсов узла 19 защиты через узеЛ 26 реверсирования подключен к одному из выходных выводов (в данном случае отрицательной полярности) диодного выпрямительного моста 20. В каждом предварительном усилителе 7, 8 .коллекторы транзисторов 9 и 10 -противоположного типа проводимости соединены между собой, образуя выход усилителя, эмиттеры подключены к тем же цепям питания, с которыми соединены входы питания обоих триггеров, резисторы 11 и 12, 12 и 13, 13 и 14 соединены соответственно с базой транзистора 9, с входом усилителя и с базой транзистора 10. В узле 21 контроля состояний входов 1К-триггера первый вход через резистор 23 подключен к базоэмит- терному переходу транзистора 22. Его переход коллектор-эмиттер последовательно с первичной обмоткой импульс- ного трансформатора 24 подключен к второму входу узла 21. .

30

В формирователе 35 импульсов синхронизации второго триггера входные выводы через резистор 37. подключены к базоэмиттерному переходу транзистора 36. Коллектор этого транзистора соединен с выходным .выводом формирователя. В узле 19 защиты (см.фиг.2) к датчику 38 тока подключен пороговый элемент 39, состоящий из транзистора 40 и резистора 41, через.кото- рый базоэмиттерный переход транзистора 40 подключен к датчику тока 38. К базе транзистора через резистор 42 и конденсатор 43 подключен второй вы- 35 ход задающего генератора 1. К коллек- тору транзистора 40 подключен нагрузочный резистор 44 и первичная обмотка импульсного трансформатора 45... Вторичная обмотка этого трансформатора соединена с входом узла 26 реверсирования.

На фиг. 3 представлены эпюры: ..46 - на первом выходе задающего генератора 1; 47.- на .втором выходе задаю- 45 щего генератора; 48 - на выходе узла 21 контроля состояний 1К-триггера; 49 - на выходе формирователя 25 импульсов синхронизации первого триггера; 50 - на выходе формирователя 35 импульсов синхронизации второго триггера; 51 - на выходе зондирующих импульсов.узла 19 защиты; 52 - на выходе узла 26 реверсирования; 53 - на прямом выходе счетного триггера 2; 54 - на инверсном выходе 1К-триггера 3; 55 - на вторичной обмотке трансформатора 17. .

На этой же фиг.З показано видоизменение эпюр 51,. 52, 54 и 55 при

40

50

55

В формирователе 25 импульсов синхронизации первого триггера и узле 26 реверсирования входные выводы подключены к, коллектору транзистора 28 и базе транзисторов 29. Между эмиттерами транзисторов 28 и 29 последовательно включены базоэмиттер- ный переход транзистора 34 и резис- торы 30 и 31, причем параллельно обоим резисторам подсоединен конденсатор 33, а общая точка резисторов подключена к одной из шин питания и базе транзистора 28, коллектор

транзистооа

„-rrr,:. „-rrr,:.r™ .3 kJCOi

тор 32 - к коллектору транзистора 28. Выходными выводами являются коллектор транзистора 34 и одна из шин питания.

25

30

В формирователе 35 импульсов синхронизации второго триггера входные выводы через резистор 37. подключены к базоэмиттерному переходу транзистора 36. Коллектор этого транзистора соединен с выходным .выводом формирователя. В узле 19 защиты (см.фиг.2) к датчику 38 тока подключен пороговый элемент 39, состоящий из транзистора 40 и резистора 41, через.кото- рый базоэмиттерный переход транзистора 40 подключен к датчику тока 38. К базе транзистора через резистор 42 и конденсатор 43 подключен второй вы- 35 ход задающего генератора 1. К коллек- тору транзистора 40 подключен нагрузочный резистор 44 и первичная обмотка импульсного трансформатора 45... Вторичная обмотка этого трансформатора соединена с входом узла 26 реверсирования.

На фиг. 3 представлены эпюры: ..46 - на первом выходе задающего генератора 1; 47.- на .втором выходе задаю- 5 щего генератора; 48 - на выходе узла 21 контроля состояний 1К-триггера; 49 - на выходе формирователя 25 импульсов синхронизации первого триггера; 50 - на выходе формирователя 35 импульсов синхронизации второго триггера; 51 - на выходе зондирующих импульсов.узла 19 защиты; 52 - на выходе узла 26 реверсирования; 53 - на прямом выходе счетного триггера 2; 54 - на инверсном выходе 1К-триггера 3; 55 - на вторичной обмотке трансформатора 17. .

На этой же фиг.З показано видоизменение эпюр 51,. 52, 54 и 55 при

40

0

5

появлении неисправности (остальные эпюры остаются без изменений),

Преобразователь работает следующим образом,. .

Напряжение возбуждения на вход усилителя 16 МОЩНОСТИ может подаваться только тогда, когда состояния триггеров 2 и 3, изменяясь с частотой импульсов задающего генератора 1, будут различны между собой, IK- триггер 3 во время воздействия ни оба триггера синхронизирующего импулса принимает такое же состояние, в которое переходит счетный триггер 2 от каждого тактового импульса. В режиме синхронной работы от импульсов синхронизации выходное напряжение трансформатора 15 Ьтсутствует, Оно формируется только если во время, действия импульса на счетном входе триггера 3 его входы I и К окажутся- закороченными. Это объясняется тем, что. 1К-триггер при появлении на входах .1 и К одинакового потенциала (О или 1) изменяет свое состояние на противоположное - независимо от предшествующего состояния. Для асинхронного переключения триггера 3 (pei версирования) производится выравни- вание -потенциалов входов I и К с помощью узла 26 реверсирования, управляемого реверсирующими импульсами. Так как существует вероятность неисправностей, при которых на обоих входах 1К-триггера 3 будет одинаковый потенциал без воздействия импульсов реверсирования, то, чтобы ис1слючить несанкционированную асинхронную работу обоих триггеров в этом случае, применен узел 21 контроля состояния входов 1К-триггера,. которьй, будучи подключенньм к обоим входам ПК-триггера 3, получает питание и может выполнять свои функции только при наличии разницы потенциалов между входами 1:и К триггера 3.

Импульсы задающего генератора 1 (фиГоЗ, эпюра 46) постоянно поступают на первый вход узла 21 контроля состояний входов 1К-триггера и если эти состояния различны, то существует напряжение на втором входе указанного узла и вырабатываются - импульсы (эпюры 48), прикладываемые через формирователь 25 импульсов си хронизации первого триггера на счетные входы обоих триггеров непосредь10

20

457056 .6

ственно к триггеру 2 (эпюра 49) и через резистор 6 - к триггеру 3. При- сут.ствие на входах триггеров одних только импульсов синхрониза1Ц1и обуславливает их синхронную работу (и отсутствие напряжения возбуждения на усилитель мощности).

Воздействие сдвинутого импульса 47 с второго входа задающего генератора 1 на формирователь 35 импульсов синхронизации второго триггера приводит к образованию вырезки в импульсе 49s из него вычитается им- 15 пульс 47, Импульс 50 для синхронизации второго триггера получается двойной с тем, чтобы от первого импульса достигнуть-синхронного состояния триггеров, а от второго - реверс второго триггера, если он будет подготовлен к этому по входам I и К..

Одновременно импульсы 47, снимаемые с второго выхода задающего генератора 1, поступают также на узел 19 защиты. Ток потребителя проходит через резистор-датчик 38 тока и если ток не превышает порогового значения, транзистор 40 закрыт, открываясь кратковременно только от импульсов 47, Возникают импульсы в коллекторной цепи транзистора (эпюра 51), сообщаемые на вход узла 26 реверсирования. Вследствие перегрузки транзистор открывается от паде- кия напряжения на датчике 38 тока и импульсы на коллекторе транзистора по мере приближения к состоянию на-, сьпцения больше не возникают, так как. импульсы от генератора 1 способны открывать транзистор, а он и так уже открыт,

25

30

40

На периоде отсутствия перегрузки импульсы, проходя через узел 19 за- иты, проверяют это устройство и остигают выхода устройства только при исправности всех его элементов. Прерывание импульсов может иметь место из-за неисправностей и из-за случившейся перегрузки по току потребителя. При положительном результате проверки узла 19. защиты импульсы 51 с его выхода прикладываются к входу узла 26 реверсирования. В этом узле открывается транзистор 3.4, который через диоды моста 20 с оединяет оба входа триггера 3 с шиной питания схемы, выравнивания с. точностью до величины падения на диоде и тран

зисторах 28 и 34 потенциалы обоих входов 1К-триггеров 3. В присутствии второго импульса синхронизации 50 (следующего по окончании импульса 47) он изменяет свое состояние на противоположное тому, которое он принял при синхронном переключении со счетным триггером. Со следующим импуль- . 4 v/ €3, I wnijtsa изводится проверка разобщенности обоих входов 1К-триггер а 3 и, если таковая налицо, то узел 2J контроля состояний входов 1К-триггера формиnVOT rt f f rr ..

14570568

а потеря работоспособности узла 19 защиты от неисправностей (независимо от причин) или узла 26 реверсирования приводит оба триггера к син ронной работе и, следовательно, срыву возбувдения усилителя 16 мощности фиг.З видоизмененные для этого случая эпюры 51,52,54 и 55)

сом задающего генератора 1 сновГпро- Г° ° ™Р ,54 и 55). изводится проверка разобщенности ° овьяление точности порога срабатыРУет последующий синхрониза- Г ) соответствует Ции. КОТОРЫЙ после об аботкЛоо . напряжение, сравнивав. .- 1 -- ---.«a, -«пл иг1иза ЦИИ, который после об1 аботки формирователем 25 переключает триггер 2 1К-триггер 3 при зтом не переключается: по поступпении на него импульса синхронизации.он приобретает возможность переключиться, но поскольку - его состояние при предшествующем реверсировании стало соответствовать тому, которое принял счетный триггер 2 от последующего импульса синхронизации, он продолжает сохранять свое прежнее состояние, теперь уже .синх- ронное со счетным триггером 2..Да-, лее следует импульс реверсирования, переключающий триггер 3.

Оба триггера до следующего импульса синхронизации удерживаются в асинхронном состоянии. На усилитель 1Ь мощности поступает (эпюра 55) очередной полупериод прямоугольного напряжения, активизирующий плечо усилителя мощности, для которого он соответствует состоянию проводимости. Затем следующий импульс синхронизации прерывает этот полупериод, а с приходом следующего импульса реверсирования формируется новый полупериод прямоугольного напряжения. Работает противоположное плечо усилителя мощности и т.д.

вания защиты происходит за счет мет рологического обеспечения узла 19 защиты, в котором любому уровню на грузки (перегрузки) соответствует

/ТГТТЧОГТ ггг ттчл.,,-.

i -----у - ijftrtacic

мое с известным пороговым значением которое искусственно превышается в моменты зондирования.

20 Имеющийся небольшой временной сдвиг между синхронизирующими и реверсирующими импульсами (на время между началом первого импульса задающего генератора и окончанием

25 второго) обуславливает естественную паузу (эпюра 55) между сменой полупериодов в напряжении возбуждения усилителя мощности, благодаря чему уменьшаются токи перекрытия транзис3Q торов усилителя мощности или они

исчезают совсем, если время выключе. ния этих транзисторов меньше указанного временного сдвига.

35

Формул

изобрете

ния

40

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий двухтактный транзисторный усилитель мощности с выходным трансформатором и выходным выпрямителем, причем базы транзисторов усилителя мощности связаны с вькодом предварительных усилителей выполненных на двух транзисторах и . четырех резисторах, входы которых ь подключены к выходам первого и второго, триггеров, задающий генератор выходом связанньй с одним из входов триггеров, а также узел защиты от неисправностей, выход которого связан с входом одного из триггеров, а вход - с .выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения надежности и точности срабатывания защиты

Таким образом, в преобразователе не может возникнуть ситуации, при которой из-за отказа какого-либо, узла или элемента отключится-защита без проявления признаков случившейся неисправности. Способность к самозащите гарантируется наличием выходного напряжения. Прекращение работы узла 21 контроля состояний

TV

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий двухтактный транзисторный усилитель мощности с выходным трансформатором и выходным выпрямителем, причем базы транзисторов усилителя мощности связаны с вькодом предварительных усилителей выполненных на двух транзисторах и . четырех резисторах, входы которых ь подключены к выходам первого и второго, триггеров, задающий генератор выходом связанньй с одним из входов триггеров, а также узел защиты от неисправностей, выход которого связан с входом одного из триггеров, а вход - с .выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения надежности и точности срабатывания защиты

50

- . f -иитОЯНИИr nTj ,, «.кп

входов 1К-триггера или самопроизволь- « пп срабатывания защиты ньй переход к товдественньп. состоя- Р образователя, задающий генератор ниям обоих входов лишает инвертор вьтолнен в виде генератора парных синхронизирующих импульсов из-за импульсов, первый триггер выполнен в чего оба триггера останавливаются S триггера, а второй - в

виде 1К-триггера, введены диодный выи7)

14570568

а потеря работоспособности узла 19 защиты от неисправностей (независимо от причин) или узла 26 реверсирования приводит оба триггера к синронной работе и, следовательно, срыву возбувдения усилителя 16 мощ, ности фиг.З видоизмененные для этого случая эпюры 51,52,54 и 55)

- Г° ° ™Р ,54 и 55). ° овьяление точности порога срабатыГ° ° ™Р ,54 и 55). овьяление точности порога срабатыГ ) соответствует напряжение, сравниваввания защиты происходит за счет метрологического обеспечения узла 19 защиты, в котором любому уровню нагрузки (перегрузки) соответствует

/ТГТТЧОГТ ггг ттчл.,,-.

Г ) соответствует напряжение, сравнивавi -----у - ijftrtacic

мое с известным пороговым значением которое искусственно превышается в моменты зондирования.

0 Имеющийся небольшой временной сдвиг между синхронизирующими и реверсирующими импульсами (на время между началом первого импульса задающего генератора и окончанием

5 второго) обуславливает естественную паузу (эпюра 55) между сменой полупериодов в напряжении возбуждения усилителя мощности, благодаря чему уменьшаются токи перекрытия транзисQ торов усилителя мощности или они

исчезают совсем, если время выключения этих транзисторов меньше указанного временного сдвига.

35

Формул

изобрете

ния

40

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий двухтактный транзисторный усилитель мощности с выходным трансформатором и выходным выпрямителем, причем базы транзисторов усилителя мощности связаны с вькодом предварительных усилителей выполненных на двух транзисторах и четырех резисторах, входы которых ь подключены к выходам первого и второго, триггеров, задающий генератор выходом связанньй с одним из входов триггеров, а также узел защиты от неисправностей, выход которого связан с входом одного из триггеров, а вход - с .выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения надежности и точности срабатывания защиты

0

,, «.кп

пп срабатывания защиты Р образователя, задающий генератор вьтолнен в виде генератора парных импульсов, первый триггер выполнен в S триггера, а второй - в

прямительный мост, узел контроля состояний 1К-триггера, формирователи импульсов синхронизации первого и вто рого триггеров, узел реверсирования и разделительный трансформатор, первичная которого подключена к выходам предварительных усилителей, а вторичная - к управляющим входам усилителя мощности, при этом к пер- вому выходу задающего генератора подключен первьй вход узла контроля состояний 1К-триггера, второй вход которого подключен к диагонали по-.. стоянного тока выпрямительного моста, диагональ переменного тока которого подключена к I и К-входам 1К-тригге- ра и через первый и второй резисторы к выходам первого триггера, причем выход узла контроля состояний IK- триггера подключен к входу формирователя импульсов синхронизации счетного триггера, выходом подключенного к счетному входу указанного .триггера и через третий резистор к входу 1К-триггера и выходу формирователя гочпульсов синхронизации 1К-триггера, вход которого подключен к второму входу задающего генератора и входу зондирующих импульсов узла защиты, при этом выход зондирующих импульсов узла защиты подключен к входу узла реверсирования, выход которого соединен с отрицательным выводом диодного .моста, ,

2.Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что узел контроля состояний входов 1К-тригге- ра выполнен на импульсном трансформаторе, транзисторе и резисторе, через который переход база-эмиттер . транзистора подключен к первому входу узла, переход эмиттер-коллектор транзистора и последовательно соединенная с ним первичная обмотка импульсного трансформатора подключены к второму входу узла,.а вторичная обмотка трансформатора подключена к выходу узла.

3,Преобразователь по-п,1, отличающийся тем, что формирователь импульсов синхронизации первого триггера и узел реверсирования выполнены каждый на двухтранвис- торном одновибраторе и третьем транзисторе, при этом между эмиттерами

Ю

g ю , 5 20

25

первого и второго транзисторов одно- вибратора последовательно включены базоэмиттерный переход третьего транзистора, первый и второй резисторы, параллельно резисторам включен конденсатор, а общая точка резисторов подключена к одной из шин питания и базе первого транзистора одно- вибратора, коллектор второго транзистора одновибратора подключен рой шине питания и через третий резистор - к коллектору первого транзистора, при этом.коллектор первого и база второго транзисторов образуют входные выводы узла, а выходные - коллектор третьего транзистора и одна из шин питания.

4.Преобразователь по п,1, о т - личающийся тем, что формирователь импульсов син сронизации второго триггера выполнен на резисторе и транзисторе, переход база- эмиттер которого образует входные вьшоды узла, при этом эмиттер транзистора подключен к общему выводу,

а коллектор образует выходные выводы формирователя,

5.Преобразовательно п,1, о т- личающий.ся тем, что каждый предварительный усилитель выполнен на транзисторах противоположного типа проводимости, их коллекторы соединены между собой и образуют выход усилителя, а эмиттеры подключены к вьшо- дам для подключения электропитания, резисторы включены последовательно между эмиттерами транзисторов, точки соединения первого резистора с вторым, второго с третьим, третьего с четвертым подключены соответственно

к базе первого транзистора, к.входу усилителя и к базе второго транзистора,,

6.Преобразователь по п,1, отличающийся тем, что узел защиты от неисправностей состоит из датчика тока и подключенного к нему порогового элемента, выполненного на транзисторе и резисторе, через котоVn рый базоэмиттерный переход транзис- ou тора подключен к датчику тока, причем

базовая цепь транзистора через последовательно соединенные резистор и конденсатор связана с вторым выходом задающего генератора, а коллекторна я

30

35

40

45

55

цепь через импульсный трансформатор - с входом узла реверсирования.

Оя e mpeHumt/a IS

Изобретение относится к технике преобразования параметров электрической энергии и предназначено для использования в различных электрических установках, где требуется автоматический контроль исправности, Целью изобретения является повыше-,.