Устройство для управления конвертором Советский патент 1991 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении конверторами.

Целью изобретения является повышение надежности и КПД путем увеличения точности симметрирования.

На чертеже приведена схема устройства.

Конвертор состоит из усилителя 1 мощности, выполненного на двух транзисторах 2 и 3 и выходном трансформаторе 4. вход которого соединен с первичным источником 5 электропитания, на выход включен выпрямитель 6 с фильтром, а управляющие входы транзисторов 2 и 3 предназначены для подключения к согласующим усилителям 7 и 8 устройства управления. Входы согласующих усилителей 7 и 8 подключены к выходам

элементов И 9 и 10. Генератор 12 тактовых импульсов подключен к первому входу модулятора 13 длительности импульсов, входу счетного триггера 14, S-входам RS-тригге- ров защиты 15 и симметрирования 16. Первые входы элементов И 9 и 10 соединены соответственно с Q- и Q-выходами счетного триггера 14, вторые входы - с 0-выходом RS-триггера 15 защиты, третьи - с Q-аыхо- дом RS-триггера 16 симметрирования, а четвертый вход первого элемента И 9 соединен с выходом модулятора 13, второй вход которого соединен с выходом узла 17 регулирования, включенного между выходом выпрямителя 6 с фильтром и нагрузкой 18. R-вход RS-триггера 15 защиты соединен с выходом порогового элемента 19, вход которого соединен с выходом датчика 20 тока

о х| сь о ы

транзисторов 2 и 3 усилителя 1 мощности. Q-выход RS-триггера 15 защиты соединен с входом управляемого одновибратора 21, выход которого соединен с R-входом RS- триггера 16 симметрирования, вход второго управляемого одновибратора 22 соединен с выходом первого элемента И 9, его выход соединен с R-входом синхронного RS-триггера 23, а его управляющий вход - с выходом дифференциального усилителя 24. Управляющий вход первого управляемого одновибратора 21 соединен с выходом преобразователя 25 частоты в напряжение, вход которого соединен с выходом генератора 12 тактовых импульсов, Q-выход синхронного RS-триггера 23 соединен с четвертым входом второго элемента И 10, S-вход - с выходом модулятора 13 длительности импульсов, а С-вход - с Овыходом счетного триггера 14.

Прямой и инверсный входы дифференциального усилителя 24 через пиковые детекторы 26 и 27 соединены с выходами аналоговых ключей 28 и 29, входы которых соединены с выходом датчика 20 тока транзисторов 2 и 3 усилителя 1 мощности, а управляющие входы - с Q- и Q-выходами счетного триггера.

Устройство работает следующим обра-, зом.

Импульсы с удвоенной частотой преобразования с генератора 12 тактовых импульсов поступают на вход счетного триггера 14, вход модулятора 13 длительности импульсов, S-входы RS-триггеров защиты 15 и симметрирования 16, устанавливая их в единичное состояние, и вход преобразователя 25 частоты в напряжение, с выходов счатного триггера 14 прямоугольные импульсы со скважностью два поступают на первый вход элемента И 10, С-вход синхронного RS-триггера 23и управляющий вход аналогового ключа 29, а в противофазе - на первый вход элемента И 9 и управляющий вход аналогового ключа 28, На вторые и третьи входы элементов И 9 и 10 подаются сигналы 1 с Q-выходов RS-триггеров защиты 15 и симметрирования 16. С выхода модулятора 13 длительности импульсов ши- ротно-модулированные импульсы с удвоенной частотой преобразования поступают на четвертый вход элемента И 9, который формирует в один из полупериодов управляющую последовательность ши- ротно-модулированных импульсов. Эта последовательность через согласующий усилитель 8 управляет транзистором 3 усилителя мощности, открывая и закрывая его.

Последовательность широтно-модули- рованных импульсов с удвоенной частотой

преобразования с выхода модулятора 13 подается на S-вход синхронного RS-триггера 23. В те полупериоды, когда на С-вход синхронного RS-триггера 23 с Q-выхода счетного триггера 14 поступает сигнал 1. широтно-модулированный импульс с выхода модулятора 13 в момент переднего фронта устанавливает синхронный RS-триггер 23 по S-входу в единичное состояние. Сигнал

0 1 с Q-выхода синхронного RS-триггера 23 поступает на четвертый вход элемента И 10. В момент окончания управляющего импульса на выходе элемента И 9 запускается одновибратор 22, который формирует на

5 своем выходе кратковременный сигнал 1 через определенный промежуток времени, длительность которого равна примерно половине периода частоты преобразования. В момент появления на выходе одновибрато0 ра 22 сигнала 1 он, воздействуя на R-вход синхронного RS-триггера 23. переводит последний в нулевое состояние и на четвертый вход элемента И 10 поступает сигнал О. Таким образом, формируется длитель5 ность импульса второй широтно-модулиро- ванной импульсной последовательности, которая через согласующий усилитель 7 управляет транзистором 2, открывая и закрывая его.. Импульсные последовательности

0 на выходах усилителей 7 и 8 сдвинуты одна относительно другой на 180°. Транзисторы 2 и 3 попеременно, включая первичные обмотки трансформатора 4, преобразуют постоянное напряжение первичного источ5 ника 5 в переменное напряжение, снимаемое с вторичной обмотки трансформатора 4, выпрямляемое и фильтруемое выпрямителем 6 с фильтром, с его выхода постоянное напряжение подается на нагрузку 18 через

0 узел 17 регулирования, где формируется аналоговый сигнал рассогласования, поступающий на второй вход модулятора 13 длительности импульсов. Осуществляется стабилизация выходного напряжения кон5 вертера.

В процессе работы транзисторов 2 и 3 из-за разного времени рассасывания неосновных носителей время подключения полуобмоток первичной обмотки транс0 форматора 4 к первичному источнику 5 может оказаться разным, в результате чего возникает вольт-секундная асимметрия, приводящая к насыщению сердечника трансформатора 4 и увеличению тока через

5 тот транзистор, чье время рассасывания больше. Датчик 20 тока транзисторов формирует аналоговый сигнал, повторяющий форму тока транзисторов 2 и 3, который поступает на входы аналоговых ключей 28 и 29, последние, управляемые в противофазе

импульсами с выходов Q и Q счетного триггера 14, подключают к выходам пиковых детекторов 26 и 27 соответствующие им по фазе сигналы датчика 20 тока транзисторов Зи2.

Пиковые детекторы 26 и 27 формируют определенные аналоговые сигналы, пропорциональные максимальным значениям токов транзисторов 2 и 3. Эти сигналы подаются на прямой и инверсный входы дифференциального усилителя 24, на выходе которого аналоговый сигнал становится либо больше, либо меньше в зависимости от разности уровней на его входах. С выхода дифференциального усилителя 24 этот сигнал, поступая на управляющий вход управляемого одновибратора 22, изменяет длительность вырабатываемого им временного интервала, положение фронта которого определяет длительность импульса, формируемого синхронным RS-триггером 23, возникновение вольт-секундной асимметрии и увеличение максимального значения тока одного из транзисторов по сравнению с другим приводят к соответствующему изменению длительности импульса, вырабатываемого управляемым одновибратором 22 и к соответственному изменению длительности управляющего импульса, подаваемого на транзистор 2.

При возникновении мгновенной перегрузки в одном из полупериодов в моменты, соответствующие открытому состоянию транзисторов 2 и 3, когда ток транзистора достигает максимально допустимого значения, срабатывает пороговый элемент 19, и сигнал 1 с его выхода, воздействуя на R- вход RS-триггера 15 защиты, приводит последний в нулевое состояние. Сигнал О с его Q-выхода подается на вторые входы элементов И 9 и 10, которые через согласующие усилители 7 или 8 выключают ранее открытый транзистор 2 или 3, одновременно этот же сигнал запускает управляемый одновиб- ратор 21. Ближайший, следующий за моментом возникновения перегрузки, импульс с выхода генератора 12, воздействуя на S-вход RS-триггера 15 защиты, возвращает его в единичное состояние, одновибратор 21 формирует временной интервал, равный полупериоду частоты преобразования, после чего формирует на своем выходе кратковременный сигнал 1, который, воздействуя на R-вход RS-триггера 16 симметрирования, приводит последний в нулевое состояние. Появившийся на его Q- выходе сигнал О, воздействуя на третьи входы элементов И 9 и 10, через согласующие усилители 7 или 8 выключает ранее открытый транзистор 3 или 2. В случае изменения частоты генератора 12 прробрлзона- гель 25 частоты в напоя кение изменяет но своем выходе аналоговый СИГНРЛ который воздействуя на управлчгащпй вход одчопиГ)ратора 21, изменяет соответствующим оОрз зом длительность формируемого иг временного интервала так, что этот времен ный интервал всегда равен половине периода частоты преобразования

Таким образом, возможность коррекции длительности временного интервала, формируемого одновибратором, в зависимости от изменения частоты задающего генератора, а также возможность автоматического симмегрирования в процессе нормапьной работы позволяют значительно повысить точность симметрирования конвертора, что по ьолчег значительно повысить надежность и КПД

Формула изобретения

Устройство для управлет конвертором, состоящим из двухтактного транзисторного преобразователя с выходным трансформатором и выпрямителем с фильтром на выходе, состоящее из генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к S-входам RS-триггеров защиты и симметрирования, к входу счетного триггера и первому входу модулятора длительности импульсов, второй вход которого подключен к выходу узла регулирования, включенного между выходом выпрямителя с фильтром и нагрузкой, первые входы элементов И соединены с соответствующими

выходами счетного триггера, вторые - с Q- выходом RS-триггера защиты, R-вход которого через пороговый элемент подключен к выходу датчика тока транзисторов усилителя мощности, а третьи - с Q-выходом RSтриггера симметрирования, R-вход которого через одновибратор соединен с Q-выходом RS-триггера защиты, при этом четвертый вход первого элемента И соединен с выходом модулятора длительности

импульсов, а управляющие входы транзисторов преобразователя предназначены для подключения к выходам согласующих усилителей, отличающееся тем что, с целью повышения надежности и КПД путем увеличения точности симметрирования, в него введены второй одновибратор, синхронный RS-триггер, два аналоговых ключа, два пиковых детектора,дифференциальный усилитель и преобразователь частоты в напряжение, одновибраторы выполнены управляющими, управляющий оход первого одновибратора соединен с выходом преобразователя частоты в напряжение, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, управляющий вход

второго одновибратора соединен с выходом дифференциального усилителя, входы которого соединены с выходами соответствующих пиковых детекторов, входы последних

-с выходами соответствующих аналоговых ключей, вход второго одновибратора соединен с выходом превого элемента И, а выход

-с R-входом синхронного RS-триггера, Q- выход которого соединен с четвертым входом второго элемента И, входы аналоговых ключей соединены с выходом датчика тока транзисторов усилителя мощности, их управляющие jxoflbi соединены соответственно с Q- и Q-выходами счетного триггера, Q-выход последнего подсоединен к С-входу синхронного RS-триггера, причем его S- вход соединен с выходом модулятора длительности импульсов.

Устройство относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания аппаратуры различного назначения. Цель изобретения - повышение надежности и КПД путем повышения точности симметрирования конвертора-достигается введением второго одновибратора, синхронного RS-триггера, двух пиковых детекторов, дифференциального усилителя и преобразователя частоты в напряжение, а также выполнение одновибраторов управляемыми, что позволяет осуществлять автоматическое вольтсекундное выравнивание непрерывно в процессе работы конвертора, вне зависимости от наличия перегрузки в одном из полупериодов, а также вне зависимости от изменения частоты задающего генератора. При этом симметрирование производится путем выравнивания максимальных значений токов транзисторов усилителя мощности, следовательно, в процессе симметрирования учитываются все факторы, влияющие на асимметрию. Таким образом, повышается точность симметрирования, что повышает надежность и КПД конвертора, 1 ил. (Л С