Устройство для управления двухтактным транзисторным преобразователем Советский патент 1991 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания, предназначенных для преобразования постоянного напряжения в переменное, регули руемое по частоте и величине выходного напряжения.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения регулирования выходного напряжения и повышение его надежности за счет устранения возможности одновременного отпирания транзисторов, работающих в противотакте,

На чертеже приведена электрическая схема устройства.

Устройство для управления двухтактным транзисторным преобразователем содержит два нуль-органа 1.2 (например, на компараторах), одно- вибратор 3, источник опорного напряжения 4, компаратор 5, пиковый детектор 6, конденсатор 7 и пусковой конденсатор 8, пятнадцать диодор

3

9-23, резистивный делитель напряжения 24, семь резисторов 25-31. В его состав также входят шины 32, 33 для подключения источника питания, клемма 34, для подключения к цепи регулирования, три клеммы 35, 36, 37 для подключения сигнала состояния транзисторов преобразователя (на фиг.1, например, дополнительной обмотки трансформатора преобразователя) , две клеммы 38, 39 для подключения к входным цепям управления преобразователя, две клеммы 40, 41 для подключения к датчикам тока преобразователя и клемма 42 для подключения к цепи дистанционного управления. Питающие выводы нуль-органов 1, 2 порогового одновибратора 3, источника опорного напряжения 4, компаратора 5 и входные выводы ре- зистивного делителя напряжения 24 подключены к соответствующим шинам 32, 22 источника питания. К положительной шине 32 источника питания подключены резисторы 25, 26 мостового времязадающего элемента, вторые выводы которых подключены к разным кладкам конденсатора 7 и анодам 9, 12 и 10, 11 диодов соответственно. Точка соединения входов опорного напряжения нуль-органов-1,2 соединена с катодами 13, 16, анодом 23 диодов , клеммой 34 для подключения синала регулирования, средней точкой делителя напряжения 24, первыми выводами пускового конденсатора 8 и резистора 31. Второй вывод резистора 31 подключен к клемме 35 для подключения среднего вывода дополнител ной обмотки преобразователя, концы которой соединены с клеммами 36, 37 подключенными соответственно к анодам 14- и 17 диодов. Катод последнего соединен с катодами 10, 18, анодом 16 диодов, измерительным входом второго нуль-органа 2, а через резистор 30 - с выходом первого нуль- органа 1, катодом 12, анодом 19 диодов и через резистор 27 - с клеммой 40 для управления первым плечом преобразователя. Другая клемма 41 для управления через резистор 28 содинена с выходом второго нуль-органа 2, катодом 11, анодом 15 диодов через резистор 29 - с измерительным входом первого нуль-органа 1, катодами 9, 14 и анодом 13 диодов. Анод диода 18 соединен с выходом компара

0

5

0

5

0

0

5

5

0

5

тора. 5, инвертирующий вход которого подключен к выходу пикового детектора 6, а неинвертирующий вход - к катоду диода 20, анод которого соединен с анодом диода 21 и клеммой 38 для подключения датчика тока второго плеча преобразователя. Вход пикового детектора 6 соединен с клеммой 39 для подключения датчика тока первого плеча преобразователя, и анодом диода 22, катоды диодов 21, 22 подключены к клемме 42 - дистанционного уп равления и первому входу одновибратора 3, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 4, а выход - с катодами 15, 19 и 23 диодов. Вторые выводы пускового конденсатора 8 и общий вьюод пикового детектора 6 соединены с отрицательной шиной 33 источника питания, причем измерительными выводами нуль-органов 1,2 служат инвертирующие входы компараторов, входами опорного напряжения - неинвертирующие. Величина резистора 25 задается меньше, чем величина резистора 26.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии сигналы регулирования и дистанционного управления на клеммах 34, 42 отсутствуют. На выходе одновибратора 3 - единичный уровень напряжения, на выходе компаратора 5 - нулевой уровень напряжения При подаче напряжения на шины питания 32, 33, ток, протекающий по цепям: резистор 25, диоды 9, 13, пусковой конденсатор 8 и резистор 26, диоды 10, 16, пусковой конденсатор 8, создает на входах нуль-органов 1,2 (на компараторах) разность потенциалов, способствующую появлению на их выходах нулевых уровней напряжения. Так как быстродействие компараторов не может быть одинаковым, то появление нулевого уровня на одном из них происходит быстрее (например, на первом быстрее,чем на втором). С выхода первого нуль-органа 1, через резистор 30 нулевой сигнал обратной связи подается на измерительный вход второго нуль-органа 2 и переключает его в единичное состояние. При этом на клемме 41 появляется сигнал управления вторым плечом преобразователя. Конденсатор 7 мостового времязадающего элемента начинает заряжаться по цепи: шина 32, резистор

26, диод 12, нуль-орган 1, отрицательная шина 33 источника питания. В момент, когда величина напряжения на измерительном входе нуль-органа 2 превышает напряжение на его опорном входе,, происходит его переключение -. в нулевое состояние. При этом сигнал управления на клемме 41 снимается, а через резистор 29 нулевой сигнал обратной связи переводит первый нуль-орган 1 в единичное состояние и на клемме 40 появляется сигнал управления первым плечом преобразователя. Конденсатор 7 начинает перезаряжаться по цепи: шина 32, резистор 26, конденсатор 7, диод 11, второй нуль-орган 2, шина 33, и в момент, когда напряжение ка измерительном входе первого нуль-органа 1 станет больше, чем на го опорном входе, он переключается в нулевое .состояние. Далее процессы повторяются. Одновременно с работой устройства происходит медленный заряд пускового конденсатора 8, что приводит к плавному увеличению напряжения на опорных входах нуль-органов 1, 2 и прямо пропорциональному уменьшению частоты сигнала управления, до тех пор, пока напряжение не достигнет величины задаваемой разистивным делителем 24. Таким образом устройство осуществляет частотный пуск преобразователя.

Выравнивание амплитуд токов плеч преобразователя по полупериодам устройство осуществляет следующим образом.

Сигнал от датчика тока первого плеча преобразователя через клемму 39 поступает на вход пикового детектора 6, который фиксирует его амплитуду и задает порог срабатывания для компаратора 5. В следующий полупери- од сигнал от датчика тока второго плеча преобразователя через клемму 42 и диод 20 поступает на неинверти- рующий вход компаратора 5. В момент, когда его величина превысит уровень напряжения на инвертирующем входе, компаратор переключателя в единичное состояние и через диод 18 переключает нуль-орган 2 в нулевое состояние, т.е. раньше, чем величина напряжения на конденсаторе 7 достигнет его порога срабатывания. Вследствие того, что величина резистора 25 выбирается на 5-10% меньше величины резистора 26, длительность управляющего импульса первого плеча преобразователя будет всегда задающей для второго, т.е. первое плечо является ведущим, а второе - ведомым.

При набросе или сбросе {нагрузки рассимметрирования токов не происходит по причине инерционных свойств магнитопровода силового трансформатора преобразователя и расчетного быстродействия пикового детектора 6.

С целью компенсации прямого падения напряжения в пиковом детекторе 6 при прохождении сигнала от датчика тока первого плеча преобразователя установлен диод 20. Защита от сквозных токов в силовых транзисторах преобразователя в устройстве осуществляется с помощью дополнительной обмотки со средним выводом. В момент, когда на клемме 40 присутствует управляющий сигнал, в проводящем состоянии нахо- дится силовой транзистор первого плеча преобразователя. Ток дополнительной обмотки протекает по цепи: клемма 37, диод 17, диод 16, резистор 31, клемма 35 и удерживает второй нуль-ор- ган 2 в нулевом состоянии. Конденсатор 7 заряжается через резистор 25, диод 11 и второй нуль-орган 2. В момент, когда напряжение на нем достигнет порога срабатывания первого нуль- органа 1, последний переключается в нулевое состояние и силовой транзистор первого плеча преобразователя начинает закрываться. Напряжение на дополнительной обмотке трансформатора сохраняет свою полярность до полного запирания транзистора, удерживая второй нуль-орган 2 в нулевом состоянии, после чего напряжение на ней меняет свою полярность, что дает возможность переключиться последнему в единичное состояние. Срыва генерации при этом не происходит, так как смена полярности ца дополнительной обмотке совпадает по фазе с напряжением на кон- денсаторе 7. Аналогично происходит защита от сквозных токов и в следующем полупериоде. Ток дополнительной обмотки при этом протекает по цепи: клемма 36, диод 14, диод 13, резистор 31, клемма 35.

При перегрузке на выходе преобразователя сигналы от датчиков тока первого или второго плеча через 21 или 22 диоды поступают на первый вход

одновибратора 3. В момент, когда напряжение на нем превысит порог срабатывания задаваемый от источника опорного напряжения 4, одновибратор 3 переключается в нулевое состояние и через диод 15, диод 19 снимает импульсы управления преобразователем, а через диод 23 разряжает пусковой конденсатор 8. По окончании нулевого импульса одновибратора 3 генерация возобновляется с высокой частоты. При сохранении перегрузки устройство работает в режиме автоматического повторного включения. При по- даче внешнего единичного сигнала на клемму 42 дистанционного управления, одновибратор 3 устанавливается в нулевое состояние на время действия этого сигнала. Управляющие импуль- сы преобразователя при этом снимаются, и он выключается. После снятия внешнего сигнала работа преобразователя возобновляется.

При подаче внешнего аналогового сигнала регулирования на клемму-34 устройство обратно пропорционально изменяет частоту работы преобразователя о

Таким образом, предлагаемое уст- ройство удовлетворяет поставленным требованиям и работоспособно с полумостовыми и мостовыми преобразователями через трансформаторные усилители мощности и трансформаторы тока, а также имеет возможность дистанционного включения и регулирования от внешних сигналово Оно обеспечивает защиту от сквозных токов силовых - транзисторов, симметрирование токов по полупериодам, плавный пуск и защиту преобразователя от перегрузки.

Фор-мула изобретения

Устройство для управления двухтактным транзисторным преобразователем, содержащее два нуль-органа,, , делитель напряжения, четыре диода и мостовой времязадающий элемент, два плеча которого образованы первым и вторым резисторами, соединенными одними выводами с положительной шиной источника питания, другими - с анодами первого и второго указанных диодов, соответственно, образующих два других его плеча, к выходной диагонали упомянутого мостового время- эадающего элемента подключен кон

0

5

0 5 0

0 5

денсатор, а выходы опорного напряжения нуль-органов объединены с управляющим выводом, предназначенным для подключения сигнала регулирования по закону частотно-импульсной модуляции и со средней точкой делителя напряжения, подключенного к шинам источника питания, причем упомянутые нуль-органы выполнены в виде компараторов, выходы которых используют как выходы устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения регулирования выходного напряжения и повышения его надежности, в него введены пиковый детектор, одновибратор, источник опорного напряжения, дополнительный компаратор, пусковой конденсатор, одиннадцать диодов, три дополнительных резистора, три клеммы для подключения сигналов состояния транзисторов преобразователя, две клеммы для подключения датчиков тока и клемма дистанционного управления, катоды первого и второго вышеупомянутых диодов соединены соответственно с измерительными входами первого и второго нуль-органоя, выходы которых соединены с катодами третьего и четвертого диодов, анодами подключенных к выходной диагонали мостового время- задающего элемента, измерительный вход первого нуль-органа соединен с анодом пятого и катодом шестого диодов и через первый дополнительный резистор - с выходом второго нуль- органа и анодом седьмого диода, измерительный вход второго нуль-органа соединен с анодом восьмого, катодами девятого и десятого диодов и через второй дополнительный резис- 5 тор - с выходом первого нуль-органа, подключенным к аноду одиннадцатого диода, анод десятого диода соединен с выходом дополнительного компаратора, инвертирующий вход которого подключен к выходу пикового детектора, а неинвертирующий вход - к катоду двенадцатого диода, анодом соединенного с анодом тринадцатого диода и клеммой первого датчика тока, клемма второго датчика тока подключена к входу пикового детектора и аноду четырнадцатого диода, катод которого объединен с катодом тринадцатого диода и подключен к

клемме дистанционного управления и первому входу одновибратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход - с катодами седьмого, одиннадцатого и пятнадцатого диодов, анод последнего диода соединен с входами опорного напряжения нуль-органов, катодами пятого и восьмого диодов, подключен к первому выводу пускового конденсатора и через третий дополни

тельный резистор связан с вышеупомянутой первой клеммой для подключения сигналов состояния транзисторов преобразователя, вторая и третья клемма которого соединена соответственно с анодом шестого и девятого диодов, второй вывод пускового конденсатора подключен к отрицательной шине источника питания, причем величина второго резистора задается меньше величины первого резистора.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания, предназначенных для преобразования постоянного напряжения в регулируемое переменное. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя и повышение его надежности. Устройство для управления двухтактным транзисторным преобразователем содержит два нуль- органа, делитель напряжения, четыре диода и мостовой времязадающий элемент. Устройство снабжено пиковым детектором ,одновибратором,источником опорного напряжения,компаратором и пусковым конденсатором. В него также введены одиннадцать диодов и три резистора. Устройство снабжено клеммами управления и обратной связи по току и состоянию силовых транзисторов преобразователя. Устройство обеспечивает защиту силовых транзисторов и симметрирование токов по полупериодам, обеспечивает частотный запуск и защи- |гу преобразователя от перегрузок. 11 ил.

+ о

OmMQ Ям.

- О