Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК H02M3/337 

Изобретение относится к устройствам управления преобразователями энергии постоянного тока на входе в энергию постоянного тока на выходе, в частности к источникам питания, и может быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной техники.

Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий каскад с парафазным выходом и инвертор на силовых транзисторах с выходным трансформатором и исполнительным органом узла защиты, выход которого подключен к входу отключения задающего каскада, логические вентили, два ограничителя напряжения, два управляемых ключа, интегрирующую цепь и формирователь фронтов импульса задающего генератора, причем ограничители напряжения входами подключены к выходам силовых транзисторов, а выходами через управляемые ключи и интегрирующую цепь- к входу исполнительного органа узла защиты, при этом управляющие входы ключей через разделительные элементы подключены к выходам логических вентилей, первые входы которых соединены с парафазным выходом задающего каскада непосредственно, а вторые - через формирователь фронтов импульсов задающего каскада.

Недостатком такого устройства является отсутствие защиты силовых транзисторов преобразователя от пропадания одного из управляющих импульсов.

Наиболее близким к изобретению является преобразовгтель постоянного напряжения, содержащий подключенный к входным выводам устройства инвертор с выходным трансформатором, выпрямитель и фильтр, выход которого подсоединен к выходным выводам устройства, а также блок управления, состоящий из задающего

кэ ы

xj

генератора, выход которого соединен с первыми и вторыми входами логических элементов совпадения соответственно через фазорасщепитель и узел задержки, вход управления которого соединен с выходными выводами устройства через цепь обратной связи, при этом третьи входы логических элементов совпадения соединены с соответствующими выходами триггера, одни из входов которого соединены с выходами датчиков состояния силовых транзисторов инвертора, причем -триггер выполнен с синхронизирующим входом, соединенным через логические элементы И-НЕ с соответствующими выходами логических элементов совпадения, а одни из входов его объединены и образуют его счетный вход.

Недостатком этого устройства является наличие двух моточных изделий-датчиков состояния транзисторов, которые увеличивают массу и габариты преобразователя.

Целью изобретения является снижение массы и габаритов преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий генератор, выход которого подключен ко входам широтно-импульсного модулятора и делителя частоты, выходы которого соединены с первыми входами первого и второго селектора, вторые входы которых подключены к выходу широтно-импульсного модулятора, третий вход второго селектора соединен с выходом D-триггера, а выходы селекторов через усилитель мощности, выпрямитель м фильтр подключены к выходным клеммам и ко второму входу широтно-импульсного модулятора, четвертый селектор и третий селектор, выход которого подключен к первому входу D-триггера, второй D-триггер, первый вход которого соединен с выходом четвертого селектора, выход - с третьим входом первого селектора, вторые входы первого чл второго D-триггеров подключены к соответствующим выходам первого и второго селекторов, первые входы третьего и четвертого селекторов соеди- нены с соответствующими выходами делителя частоты, а вторые входы - с выходом задающего генератора.

На фиг,1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы.

Стабилизированный преобразователь содержит задающий генератор 1, выход которого через широтно-импульсный модулятор 2, селекторы 3 и А, содержащие предварительные усилители, с трансформаторным выходом, двухтактный усилитель 5 мощности, содержащий выходной трансформатор, выпрямитель 6 и фильтр 7 подключен к выходным клеммам 8 и управляю щему входу широтно-импульсного модуля тора. Выход задающего генератора 1, кроме того, через делитель частоты 9 подключен ко

вторым входам селекторов 3 и 4 и через селекторы 10 и 11 и D-триггеры 12 и 13 - к третьим входам селекторов 3 и 4. Вторые входы селекторов 10 и 11 подсоединены к выходам делителя частоты 9, а информаци0 онные входы триггеров, к выходам селекторов 3 и 4.

На временных диаграммах изображены сигналы в следующих точках:

14- выходные импульсы задающего ге- 5 нератора 1;

15- выходные импульсы широтно-импульсного модулятора 2;

16- импульсы на первом выходе делителя частоты 9;

017 - импульсы на втором выходе делителя частоты 9;

18- импульсы на выходе селектора 10;

19- импульсы на выходе селектора 11 ;

20- импульсы на первом входе усилите- 5 ля 5 мощности;

21- импульсы на втором входе усилителя 5 мощности;

22- импульсы на выходе триггера 12;

23- импульсы на выходе триггера 13; 0 24 - импульсы на выходе усилителя

мощности 5;

25 - импульсы на выходе выпрямителя 6.

Преобразователь работает следующим

5 образом.

Задающий генератор 1 формирует импульсы малой длительности, которые синхронизируют работу широтно-импульсного модулятора 2, с выхода которого импульсы

0 переменной длительности поступают на первые входы селекторов 3 и 4. Длительность широтно-модулированных импульсов меняется в зависимости от внешних возмущений таким образом, чтобы поддерживать

5 стабильной величину выходного напряжения преобразователя. На вторые входы селекторов 3 и 4 поступают прямоугольные импульсы го скважностью два с выхода делителя частоты 9, фаза которых равна соот0 ветственно 0 и 180°. Широтно-модули- рованные импульсы с выходов селекторов 3 и 4 с фазами 0 и 180° поступают поочередно на первый и второй входы усилителя мощности, обеспечивая его работу в двухтакт5 ном режиме. С выходного трансформатора усилителя 5 мощности снимаются двухпо- лярные импульсы, которые выпрямляются выпрямителем б и сглаживаются фильтром 7. Постоянное стабилизированное напряжение снимается с выходных клемм 8.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется следующим образом. Предположим, выходное напряжение преобразователя уменьшилось под воздействием внешних дестабилизирующих факторов. Меньшая величина выходного напряжения поступает на управляющий вход широтно- импульсного модулятора 2, где сравнивается с опорным напряжением и преобразуется в импульсы, длительность которых при этом увеличивается. Увеличение длительности широтно-модулированных импульсов при постоянной частоте их следования приводит к увеличению коэффициента их заполнения. Выходное напряжение увеличи- вается и становится равным номинальному значению.

D-триггеры 12 и 13 осуществляют потак- товый контроль за наличием импульсов управления на входах усилителя мощности. При наличии на первом входе усилителя 5 мощности импульса управления, т.е. сигнала логической единицы, он поступает на D- вход триггера 12. Сигналом с задающего генератора 1, отселектированного элемен- том 10 и имеющего соответствующую фазу (в данном случае 0°), логическая единица записывается в триггер 12, при этом на его выходе вырабатывается разрешающий сигнал, который открывает селектор 4 по треть- ему. входу. Поэтому в следующем такте селектор 4 открывается и пропускает импульсы управления на второй вход усилителя мощности.

Предположим, в момент времени ti по какой-либо причине исчез импульс управления на первом входе усилителя 5 мощности и на нем формируется сигнал логического нуля. Данный сигнал по тактовому импульсу записывается в триггер 12, на выходе которого формируется запрещающий сигнал, запирающий селектор 4 по третьему входу. В следующем такте на втором входе усилителя 5 мощности импульс управления также будет отсутствовать, что исключает переход

усилителя 5 мощности в однотактный режим.

При восстановлении импульса на первом входе усилителя 5 мощности устройство переходит в штатный режим работы.

Использование предлагаемого изобретения позволяет при любых, даже кратковременных исчезновениях одного из импульсов управления двухтактного трансформаторного усилителя мощности, исключить переход его в однотактный режим работы, чем исключаются отказы силовых транзисторов. Особое значение это имеет для мощных источников питания (свыше 1 кВт), где используется большое количество параллельно включенных силовых транзисторов.

Формула изобретения

Стабилизироианный преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий генератор, выход которого подключен ко входам широтно-импульсного модулятора и делителя частоты, выходы которого соединены с первыми входами первого и второго селекторов, вторые входы которых подключены к выходу широтно-импульсного модулятора, третий вход второго селектора соединен с выходом D-триггера, а выходы селекторов через усилитель мощности, выпрямитель и фильтр подключены к выходным клеммам второму входу широтно-импульсного модулятора, четвертый селектор и третий селектор, выход которого подключен к первому входу D-триггера, о т- личающийся тем, что, с целью снижения массы и габаритов, в преобразователь введен второй D-триггер, первый вход которого соединен с выходом четвертого селектора, выход - с третьим входом первого селектора, вторые входы первого и второго D-триг- геров подключены к соответствующим выходам первого и второго селекторов, первые входы третьего и четвертого селекторов соединены с соответствующими выходами делителя частоты, а вторые входы - с выходом задающего генератора.

Использование: вторичные источники электропитания для преобразования постоянного напряжения в постоянное. Сущность изобретения: устройство содержит задающий генератор (1), широтно-импульсный модулятор (2), два селектора (3),(4), усилитель мощности (5), выпрямитель (6) и фильтр (7), делитель частоты (9). При исчезновении импульсов управления на одном из входов усилителя 5 мощности информация об этом записывается в соответствующий D-триггер