Устройство для управления двухтактным транзисторным инвертором Советский патент 1991 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения стабилизации среднего значения напряжения на нагрузке при изменении напряжения питания.

На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 - характеристики вход - выход компараторов; на фиг.З - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство для управления инверто- ром, выполненным в виде силовых транзисторов 1 и 2 (фиг.1) и выходного трансформатора 3 с первичными обмотками 4 и 5, включенными по схеме со средней точкой, и вторичной обмоткой 6, содержит датчик 7 магнитного состояния сердечника выходного трансформатора 3 и блок 8 управления, В блоке 8 управления обмотка 9 датчика 7 подключена через мостовой выпрямитель 10 к входам компараторов 11 и 12, выход компаратора 11 подключен к входу Zi селектора 13 импульсов по длительности, выход Q которого вместе с выходом компаратора 12 являются соответственно входами Xi и Ха цифрового автомата 14, выходы YI и Y2 которого подключены через усилители 15 и 16 мощности к силовым транзисторам 1 и 2. Выход компаратора 12 подключен к входу элемента НЕ 17 и первому входу элемента И 18, а выход селектора 13 импульсов по длительности - к входу элемента НЕ 19 и первому входу элемента И 20, причем выход элемента НЕ 19 подключен к первому входу элемента И 21, а выход элемента НЕ 17 - к первому входу элемента И 22, второй вход которого соединен с первыми входами элементов И 23 и 24, с вторым входом элемента И 21, с входом элемента НЕ 25 и с выходом элемента ИЛИ 26, к входам которого подключены выходы эле- ментов И 21, 20 и 24, причем второй вход элемента И 24 соединен с вторым входом элемента И 20, с первым входом элемента

И 27 и с выходом элемента НЕ 28. вход которого подключен к вторым входам элементов И 23 и 18 и к выходу элемента ИЛИ 29, к входам которого подключены выходы элементов И 18, 22 и 23, причем выход элемента И 23, являясь одновременно выходом YI цифрового автомата 14, через усилитель 15 мощности соединен с базой силового транзистора 1, а база силового транзистора 2 подсоединена к выходу усилителя мощности, к входу которого подключен выход элемента И 27, который является выходом Y2 цифрового автомата 14, второй вход элемента И 27 соединен с выходом элемента НЕ 25, причем выход генератора 30 импульсов подсоединен и к дополнительному управляющему входу Z2 селектора 13 импульсов по длительности.

Устройство работает следующим образом.

Напряжения переключения компараторов 11 и 12 выбираются в соответствии с характеристиками, представленными на фиг.2. Селектор 13 импульсов по длительности имеет вход Zi с компаратора 11, дополнительный управляющий вход22 с генератора 30 импульсов, выход Q, подключенный к входу Xi цифрового автомата 14. Селектор 13 импульсов по длительности пропускает сигнал Zi 0 с выхода компаратора на вход Xi цифрового автомата 14 только в случае появления на управляющем входе Z2 логической 1. Работа селектора 13 импульсов по длительности происходит в соответствии с табл.1.Таблица

На вход Zi приходят сигналы с компаратора 11 о наличии тока в обмотках 4-6. т.е. если Zi 0, значит токи в обмотках отсутствуют, а на дополнительно управляющий вход Z2 - сигналы с.генератора 30 импульсов. Последний запускается одновременно

с подачей питания на блок 8 управления и генерирует короткие импульсы положительной полярности. Период импульсов генератора 30 равен длительности насыщения сердечника силового трансформатора 3 при приложении к полуобмотке 4 или 5 минимального напряжения питания Un min на входных зажимах инвертора.

Цифровой автомат 14 имеет вход Xi, являющийся выходом Q селектора 13 импульсов по длительности, вход Х2 с компаратора 12, Х2 1, значит рабочая точка на кривой перемагничивания сердечника выходного трансформатора 3 подошла к зоне насыщения, выход YI управления транзистором 1 и выход Y2 управления транзистором 2. Если сигналы на выходе YI или Уг равны логической 1, соответствующий транзистор 1 или 2 открыт, если логическому О - соответствующий транзистор закрыт. Работу цифрового автомата 14 можно описать с помощью табл, 2 состояний. При подаче питания на блок 8 управления, цифровой автомат 14 устанавливается в состояние 1 (табл.2), когда на выходе YI элемента И 23 присутствует логическая 1, а на выходе Ya элемента И 27 - логический О.Таблица2

Сигнал элемента И 23 усиливается усилителем 15 мощности, транзистор 1 открывается, и инвертор начинает работать, При снятии питания с блока 8 управления транзисторы 1 и 2 запираются и инвертор выключается.

Напряжение Емп с обмотки 9 датчика 7 пропорционально производной полного тока по времени. На выходе выпрямителя 10 при этом формируется напряжение Емп выпр.

Работу устройства поясняют диаграммы напряжений (фиг.З). Пусть в момент tt при напряжении на входных зажимах инвертора Un Un min включает транзистор 1 (цифровой автомат находится в состоянии 1, табл.2, и на вход 2.2 приходит импульс от генератора 30 импульсов, табл.1) и через обмотку 5 начинает протекать ток. Сигнал с обмотки 9 датчика 7 выпрямляется мостовым выпрямителем 10 и в положительной полярности подается на выходы компараторов 11 и 12. После начала протекания тока через первичную обмотку 5 сигнал с обмотки 9

датчика 7 несколько возрастает, что вызывает переключение компаратора 11 из состояния логического О в состояние логической 1. По мере протекания тока по обмотке 5

0 сердечник выходного трансформатора 3 насыщается, сигнал с датчика 7 резко возрастает, что вызывает переключение компаратора 12 из состояния логического О в состояние логической 1. Это соответ5 ствует моменту времени t2 (фиг.З). Цифровой автомат 14 при этом устанавливается в состояние 3 (табл.2), когда YI и Y2 равны логическому О, т.е. на базы транзисторов 1 и 2 приходят запирающие сигналы с уси0 лителей 15 и 16 мощности. Транзистор 1 закрывается. Когда транзистор 1 закрылся, сигнал с обмотки 9 датчика 7 близок к нулю, компаратор 11 переключен в состояние, соответствующее присутствию логического

5 О на входе Zi селектора 13 импульсов по длительности, однако на его выходе по- прежнему присутствует логическая 1. В момент времени гз от генератора 30 импульсов на дополнительный вход Z2 приходит

0 импульс положительной полярности, что вызывает появление на выходе Q селектора 13 импульсов по длительности логического О, а следовательно, логический 0 присутствует теперь и на входе Xi цифрового авто5 мата 14. Цифровой автомат 14 (в соответствии с табл 2) переключается в состояние 4, когда YI равен О, a Y2 равен 1. На базу транзистора 2 через усилитель 16 мощности приходит отпирающий сигнал.

0 Далее повторяются аналогичные процессы с транзистором 2. Пусть в момент t4 напряжение питания увеличивается до Un Un mm. Теперь время насыщения сердечника выходного трансформатора 3 уменьшается,

5 соответственно, в 2 раза, так как оно обратно пропорционально напряжению, приложенному к обмотке трансформатора. 8 момент времени ts включается транзистор 1. Цифровой автомат 14 - в состоянии 1. В

0 момент времени te выходной трансформатор 3 насыщен и транзистор 1 выключен. Включение транзистора 2 происходит в момент времени t после прихода импульса от генератора 30 импульсов на дополнитель5 ный вход селектора 13 импульсов по длительности, что вызывает появление на входе Xi цифрового автомата 14 логического О и переключение цифрового автомата 14 в состояние 4, когда YI О, a Ya 1. Далее процессы протекают аналогично. Таким об: разом, среднее напряжение на нагрузке при

изменении питания на входных зажимах инвертора остается неизменным, так как дли- тельность импульса напряжения на нагрузке изменяется обратно пропорционально амплитуде UH импульса напряжения на нагрузке (фиг.З).

Формула изобр.етения Устройство для управления двухтактным транзисторным инвертором, содержа- щее датчик магнитного состояния сердечника выходного трансформатора инвертора, выход которого через мостовой выпрямитель подключен к входам первого и второго компараторов, выход первого ком- паратора соединен с первым входом цифрового автомата, выполненного в виде семи элементов И, четырех элементов НЕ и двух элементов ИЛИ, причем входы первого и второго элементов НЕ использованы как первый и второй входы цифрового автомата соответственно и подключены к первым входам первого и второго элементов И соответственно, второй вход первого элемента И соединен с первым входом третьего эле- мента И и выходом первого элемента ИЛИ, второй вход второго элемента И соединен с первым входом четвертого элемента И и первым входом пятого элемента И, вторые входы третьего и четвертого элементов И объединены и соединены с выходом второго элемента ИЛИ и первыми входами шестого и седьмого элементов И, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго элементов НЕ соответственно, выходы первого, третьего и шестого элементов И соединены с входами первого элемента

ИЛИ, выходы второго, четвертого и седьмого элементов И - с входами второго элемента ИЛИ, выходы первого м второго элементов ИЛИ соединены с входами третьего и четвертого элементов НЕ соответственно, выходы которых соединены с первым и вторым входами пятого элемента И соответственно, выход третьего элемента И использован как первый выход цифрового автомата и соединен с входом первого усилителя мощности, выход которого предназначен для подключения к управляющему входу первого транзистора инвертора, для подключения к управляющему входу второго транзистора которого предназначен выход второго усилителя мощности, вход которого подключен к выходу пятого элемента И, использованному как второй выход цифрового автомата, отличающееся тем, что, с,целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения стабилизации среднего значения напряжения на нагрузке при изменении напряжения .питания, введены генератор импульсов и селектор импульсов по длительности, функционирующие в соответствии с таблицей переключений вида

Zi О О

1

1

Z2

о 1 о 1

Q 1 О 1 1

причем BxoAZi селектора импульсов по длительности подключен к выходу второго компаратора, вход Z2 - к выходу генератора, импульсов, а выход Q - к второму входу

цифрового автомата.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения стабилизации среднего значения напряжения на нагрузке при изменении напряжения питания. Цель достигается за счет того, что частота пере

каилоратар it Uiax

компаратор iz tjluit

U