Стабилизирующий преобразователь напряжения постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК H02M3/335 

, порот. ;ый элемент 19, рс13:;я.ы;:-с-ощий г/лсмгкт 20, триггер 21 зсщити, рм роаэ- тель 22 д/итильнссти пяузы. В преобразователе обеспс-чи лаются симметрия упрао л;ощих импульсов и н критичность к технологическому разбросу параметров элементной базы. В алгоритм коммутации

и ни о prop л 4 в : ,:;-,сн:; ггрантирос .язя плу- зл, нс:;лючлюи:: н то/ч. Огнпрное техническое м ;чпп;;и-тлю, предопределяющее vo т-.сплуотм/.юмиую на- Лежность. зо:-:/ iv 4,.ie гоя и совмещении триггером 21 функций широт но-пмпульсной модуляции и защиты. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электролитания радиоэлектронной аппзрз- туры. Цель - повышение нгдеж.тости работы. Преобразователь содержит силозой качал 1 и канал 2 управления. Первый из них воспринимает напряжение от первичного источника 3 питания и включает в себя регулируемый инвертор 4 с усилителем 5 мощности и выходным трансформатором 6, узел 7 выпрямления и фильтрации, связанный с нагрузкой 8. В состав пторого каната входят задающий генератор 9, развязывающий элемент 10, формирователь 11 пилообразного напряжения, делитель 12 частоты нэ двг блок 13 управления, селекторы 14. 15, со/ласующие элементы 16, 17, датчик 18 то

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного электропитания з вычислительной технике, автоматике, электросвязи.

Цель - повышение надежности работы.

На фиг.1 представлена функциональная схема описываемого стабилизирующего преобразователя напряжения постоянного тока; на фиг.2 (а-н) - временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу.

Устройство содзржит силовой канал 1 и канал 2 управления, электроснабжение осуществляется от первичного источника 3 питания. В состав силового канала 1 входят регулируемый инвертор 4 с усилителем 5 мощности (например, двухтактным) и выходным трансформатором 6, узел 7 выпрямления и фильтрации, обеспечивающий питанием нагрузку 8. Регулируемый инвертор 4 (усилитель 5 мощности) снабжен токовым выходом. В канале 2 управления имеются задающий генератор 9, развязывающий элемент (конденсатор) 10, формирователь 11 пилообразного напряжения, RC-цепь с диодом, делитель 12 частоты на два (триггер со счетным входом), елок 13 управления, селекторы 14, 15, согласующие элементы 16, 17, датчик 18 тока, пороговый элемент (ком аратор) 19, развязывающий элемент (диод) 20, триггер 21 защиты, формирователь 22 длительности паузы. Питающий вход оегулируемого инвертора 4 (усилитег .г. мощности) соединен с выводами для подключения персичного источника 3 питания. Б/.оду г. л а 7 выпрямления и фильтрации соединен с выходом рпгул /руемого инверторе 4 (вторичной обмоткой выходного трансформатора 5), з выход- с зь.ид,,ми для подключения нагрузки Вис входом блока 13 управления. Первые входы селекторов 14, 15 подключены к разным зыхо- дэм делителя 12 частоты HP. дйл, а вы/оды через ссответствую-цио согласу. сле- монты 15, 17 - к упрэ::.;п :01Ц /м ходум регулируемого инвертора 4 (у-.млителм 5 меткости). Вкод дат1.1Кг1 13 то,-;а соег.ин- М

с токовым выходом регулируемого инвертора 4 (усилителя 5 мощностг), а выход - с входом порогового элемента 19. Вход фор- мироеателч 22 длительности паузы подключен к выходу задающего генератора 9, первый выход- к первому входу тр -.ггера 21 защиты, а второй выход - к входом формирователя 11 пилообразного напряжения.делителя 12 частоты на два и вторым входам

селекторов 14, 15. Выход трипяра 21 защиты соединен с третьими входами селекторов 14, 15, а второй вход - с выходом блока 13 управления, через развязывающий элемент 10 - с выходом формировзте/ ; 11 пилосбразного напряжения и через развязызаю- щии элемент 20 - с выходом порогового элемента 19.

Преобразователь напряжения работает следующим образом.

Силовой кг.нал 1 преобразует и регулирует электричесхую энергию первичного ис- точника 3 питания из одного уровня (количества и качестве.) в другой, требуем и для функционирования нагрузки 8. Рег,.. .

рование поступающей з нагрузку 3 электрической энергии осуществляет инвертор 4 с использованием принципа широтно-им- пульсной модуляции. Сигнал упртзления инзертором 4 зырабзтыаает канг..-1 2 управления.

Пэриод Т работы (коммутации, преобразования) инвертора 4 определяется периодом Тг выходного сигнала Ug (фиг.2а) злдаюидего генератора 9. Формирователь

22 по Фронтам указанного сигнала ьыра- батызает импульсы U22, иэ2(фиг.2б, в) длительностью гп . На длитол -.ность тп сокращается мэ/сммгльно аозми; :пое пре- .:, t,i ..-кг открытого состоянип силс, ком- му -.руюш лх транз /стороз усилителя 5

МОЩНОСТИ, Т.е. Хи Мйкс --J -Тп . . ВОЗДОЙСТцис ,цнсго сигнал U22 ыор.липо атоля

22 и ) г;ход г. op .t /ipo.jTe.nn 11 о-Зс- п ч /к ат

к. ;)р- ХГ1де осяаднего ПЗЯРЛЗМКС i;n.nr,o6рПЧ КнО Н , :йНИ Ullff}- ibiXO/ H- G СИГ- НО/;Ы 12 ( ; -1Г.2г) И U 12 /v :Jv :T.T,-i }. Ч( О ГОТЫ

на два nor Ti- otf;3r L. их период раген д;ум периодам тг выходного сигнал:-. Uy задз:о- щсго генератора 9, поэтому Бог.дой.стзпе

указанных СИП-;.: Г..;;; НЬ ВТОрЫ, СХОДЫ СО- Л6КТОРС2 11. 15 00:;С :-:,.:-аеГ ПрОХСЖДСНИе

высоки выходного шу.ротнс-моду-- лироЕанкого С /.гн&.пь триггера 21 защиты с . периодом ел t дева ни;; .

На втором входе три-.терг 21 защиты присутствует сигнал U .(t) (фиг.2д), рапный сумме выходных СИГКЗЛОБ формирователя 11 пилообразного напряжения - Un(t) с рзь- махом V(T, и блок- 13 управления - lh;;(t). Поскольку выход формирователя 11 подключен к втором1-/ входу триггера 21 защиты через гальванически рззвязы&зющий элемент 10, и:-; данный вход триггера 21 проходит лишь переменная составляющая Un(t) выходного сигнала формирователя 11. Сигнал Uis(t) в общем случае может иметь как постоянную, гак и переменную составляющие. В моменты времени ti, 12. t3. ти, ts, te..., когда Ucx достигает порога срабатывания Vcp(t) - уровня логической единицы второго входа триггера 21, на его выходе пояьляют- ся низкие уровни напряжений.

При отсутствии перегрузки по току на выходе порогового элемента 19 присутствует низкий уроаень напряжения 1Мэ (фиг.2ж). При этом состояния триггера 21 защиты - высокие уровни выходного напряжения U21 (фиг.2е) - определяются воздействием (с периодом Т) сигнала IJ22 высокого уровня с первого выхода формирователя 22. Высокие уровни выходных сигналов Ui4. Uis (фиг.2з, к) селекторов 14, 15 ссответстзуют одновременному присутстрию высоких уровнел напряжений из всех трзм их входах. Например, на выходе селектора 14 будет присутствовать на интерзале to+ гп + Т положительный им- пульс длительности т.иу ti- тп , обусловленный наличием высоких уровней одновременно на всех трех входах (фиг.2в, г, е). Итак, при отсутствии перегрузки по току режим преобразования и регулирова- ния электрической энергии определяется соотношением уровней сигналов Ui3(t) блока 13 управления и Un(t) формирователя 11 пилообразного напряжения относительно порога срабатывания Vcp - логической еди- ницы второго входа триггера 21 защиты. При работе п стабилизации UBX(T) является функцией нзпряхения (тока) в цепи ИГ.,. 8.

В режима ncrv;..i по току напрг-же- ния Uis.l{t) и Uu;.:(t) (фиг.2л, г--.) на сиходе

ДЬТЧИКГ 18 Т О. Л . .. 1. Н, ПрЯМСОНИЯ

Voll(t) ппрогиг ого ;.-. .ента 10 и нл после;|,мвго форм ..р ч ;тсч сь:го- ий уропснь

напряжения (фиг.2). Предполож1 м, что у;;эззк Э. ситуация произошла в момент времени t2 (фиг.м, ,С) Высокий урозень нгпр5: ления порогпчого э/1емента 19 через рг йязывающий элемент 20 проходит на второй вход триггера 21 защиты. Так как ука;; |;: й сигнал по амплитуде выше VCp(t). на выходе триггера 21 r-оявляется низкий уровень напряжения, который сохраняется до момг.кта времени 1оз л , т.е. до прихода на пераый г-ход триггера высокого уровня кэпрлжения U22 от формирователя 22 длительности пз, зы. Как отмечалось выше, на- /.мч /.е нз любом из еходоз селектороз 14, 1G сигнала низкого уровня вызывает низкий уровень напряжения .на из выходах. В результате нз выхода сел.-ектора 15 длительность положительного импульса сокращается ДО Дт.и2 t2 -(t02- 7h) (при ОТСу ТС. 2ИИ

перегрузки длительность, сигнала управления опр уделялась бы УтзСО и Un(t) и соответствовала Д 1иу t2-(t02+ Тг, ) - фИГ.2К, M). ЕСЛИ

в следующие периоды работы устройства перегрузка по току не происходит, то режим преобразования электрической :чергии определяется Ui3(t) и Un(t).

Рассмотрим случай .возникновения перегрузки потоку в первом плече инвертора, например, в момент времени з . При этом полагаем, что данная перегрузка произош- ла повторно (с учетом перегрузки в момент времени t2 - фиг.2м).

В указанный момент времени на выходе датчика 18 сигнал достигает напряжения Von(i) порогового элемента 19, на выходе которого формируется напряжение Ui9 высокого урозчя (фиг.2ж). Зто напряжение через развязывающий зле. - энт20 проходит нз втО| -ой вход триггера 21 защиты, вызывая его переключение. На еыходе триггера 21 появляется напряжение U21 низкого (фиг.2е). В результате исключается поясле- ние высоких уровней напряжений UK. Uis на выходах селекторов 14, 15. Соответственно исключается и прохождение электрической энергии от первичного источника 3 питания в нагрузку 8. Пр« этом на обмоткьх трансформатора 6-инвертора 4 формируются смещенные нг Тг пр г оугольные импульсы UGC длительностями Л гИ2 , Агиз (фиг.2н).

Таким образом, осуществляется зашита от перегрузки по току в каждом из полупе- риодоь коммутации. Пои этом в течение всего интервала действия перегрузки ,.ск- лю1к-ется недопустимое повышенно тпкп в каждом из п.,еч коммутации ингч рторэ 4. В кг .г тгт: длт1;и:;а 1В нчк; ;c)гyт быть исполь- зор - г ч и р. :.форг.-;зто)тока. и резистор с р У-.-глышм трансформатором, например,

при MOCiOcoii или полумосговоч cxov;jx инвертор: 1. При этом ьторичьая со. -чккл датчика 13 тока (со сродно1;; точке1 ;) транс- фо;: пирует сигнал, пропорциональней то- Kdiv плеч ин зергора 4. В донной схе.ле полуобмотки датчика тока черпз диоды подключаются на вход порогового элемента 19, и сигналь, пропсрционзльиио коммутируе- мым з плечах инвертора Л токам (первого - фиг.2л и второго - фиг.2м), воздействуют на его вход.

Из изложенного следует, что описываемое устройство характеризуется повышенной надежностью работы как при наличии, так и при отсутствии перегрузки. Достигается это совмещением триггером 21 функций широтно-к.мпульснсй модуляции и защиты. Введение з алгоритм коммутации инвертора 4 гарантированной паузы, исключающей сквози1 is токи, также способствует повышению эксплуатационной надежности преобразователя напряжения.

Формула изобретения Стабилизирующий преобразователь напряжения постоянного тока, содержащий регулируемый инвертор, питающий вход которого соединен с выводами для подключения пероичного источника питания, узел выпрямления и фильтрации, вход которого соединен с выходом регулируемого инвертора, л йыход - с nv.,: од;) ми дли подключение .|гпуз;;и и с ;:::.H JM . i управления, дп-л сйлс-кторэ, nepn-JC ПУ.ОДЫ которых подклю- к ipoTv.oQi-aaKMi i г.,-г.; о дом делителя

частоты на . а аы-.г;.;.-.:. .ореп соответствующие соглг.сукщие злемонты - к управляющим аходзм регулируемого инвертора, з:дзющий reisepaTOp, формирователь пило- сгрззного напряжения, отличающийс я тем, чго, с целью повышении надежности работы, в него введены датчик тока, пороговый элемент, формирователь длительности паузы с противофазными выходами, триггер защиты и дза развязывающих элемента, а

регулируемый инвертор снабжен токовым выходом, причем вход датчика тока соединен с токовым выходом регулируемого инвертора, э выход - с входом порогового элемента, вход формирователе длительности паузы подключен к выходу задающего генератора, первый выход - к первому входу триггера защиты, а второй с-иход- к входам формирователя пилообразного напряжения, делителя частоты на два и вторым входам селекторов, выход триггера защиты соединен с третьими входам/ селекторов, а второй вход- с выходом блока управления, через первый разнизывающий элемент - с выходом формирователя пилообразного напряжения и через второй развязывающий элемент - с выходом порогового элемента.

L.-, /л; ,,.

.-J.

h n

L/22

I

t---/ /

«

.

.//

IT- %2№

4

4-1П

. I.

IV

J

Ґ

i

% j j I

7 ;/-- 1. П + Ц

---, f------ --r---J--- -. -: ------ VT--f- -vX ------ --------------,-T ----------------Л------

ГГ7 1 ----11----

V МЙМй

/J- I j

ill

t-f-- I

fertHl

T-J/ /,. 9 UJ

.LJ

. и

/ L ---- i. J-----.----- --M---------- --|------------ --I-----------;--Г

i : П - .

%/1 ЧЧгР .Jl I i

л и

%, i .Q

л i r

,, Щ -: --afp

I - jfe

j iJ L-l------LJ-----i-j

IT

- г

Jl

Ґ

l

П

iC

f

,и.

n.

i.

л

-:&

t

.t

t;