Источник вторичного электропитания Советский патент 1992 года по МПК G05F1/573 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке импульсных источников вторичного электропитания (ИВЭГТ).

Цель изобретения - повышение надежности в работе ИВЭП.

На чертеже представлена функциональная схема источника вторичного электропитания.

Источник вторичного электропитания содержит силовой транзисторный ключ 1 с пропорциональным токовым управлением, включенный между первым входным выводом 2 и первым выводом первичной обмотки силового трансформатора 3, второй вывод которого соединен со вторым входным выводом 4, силовой выпрямитель 5, включенный- между вторичной обмоткой силового

трансформатора 3 и входом выходного фильтра 6, выходом подключенного к выходным выводам 7,8, которые через Р ззистив- ный делитель напряжения 9 подключены к усилителю сигнала рассогласования с опорным элементом 10, широтно-импульсный модулятор 11, выход которого соединен с управляющим входом первого транзисторного ключа 12, включенного последовательно с динамической токозадающей цепью 13 между вторым входным выводом 4 и управляющим входом силового транзисторного ключа 1, второй транзисторный ключ 14, включенный между управляющим входом силового транзисторного ключа 1 и первым входным выводом 2, нелинейный элемент задержки 15, третий транзисторный ключ 16 и блок запрета 17, включенный между выхоХ|Х|

О О СЛ О

ю

дом широтно-импульсного модулятора 11 и упоанляющим входом второго транзисторного ключа 14 при этом нелинейный элемент задержки 15 включен между общим выводом силового транзисторного ключа 1 и первичной обмотки силово о трансформатора 3 и управляющим входом третьего транзисторного ключа 16 включенного между управляющим входом блока запрета 17 и первым входным выводом Аналоговый элемент ИЛИ 18, выход которого подключен к аналоговому входу широтно-импульсного модулятора 11, а входы подключены к выходу усилителя сигнала рассогласования с опорным элементом 10 и коллектору транзистора 19, проводимость которого идентична проводимости силового ключа 1 База транзистора 19 соединена через буферный резистор 20 с первым выводом резистивно- го датчика 21, а эмиттер подключен к второму выводу резистивного датчика 21 который включен последовательно со вторичной обмоткой токового трансформатора, причем первый вывод датчика тока 21 соединен с первым входным выводом 2 После- довательно соединенные резистор смещения 22, первый токозадающий резистор 23 и стабилитрон 24 и включенные между первым и вторым входными выводами 2 и 4 Последовательно соединенные второй токозадающий резистор 25 и четвертый ключ 26 и включенные между выходом широтно-импульсного модулятора 11 и вторым входным выводом 4 Четвертый ключ 26 выполнен на паре комплементарных транзисторов 27, 28, база каждого из которых через резистор 29 (30) соединена с коллектором транзистора противоположного типа проводимости причем переход база-эмиттер первого транзистора 27 комплементарной пары является входом управления четвертого ключа 26 и подключен к резистору смещения 22 а коллектор и эмиттер второго транзистора 28 комплементарной пары являются выводами четвертого ключа 26, при этом выход широтно-импульсною модулятора 11 выполнен в виде транзисторного ключа с открытым коллектором

Источник вторичного электропитания работает следующим образом

При наличии на входных выводах 2, 4 ИВЭП напряжения питающей сети, превышающего заданный минимальный допуск, определяемый величиной порога стабилитрона 24 и соотношением сопротивлений то- козадающего резистора 23 и резистора смещения 22 через последовательно соединенные стабилитрон 24 и первый токоза- дащий резистор 23 протекает ток величины, при которой на резисторе смещения 22 имеет место падения напряжения достаточное для отпирания перехода база эмиттер пео вого транзисторя 27 четвеотого ключа 26 При этом четвертый ключ 26 находится в

отпертом состояния Деистеи ельч) i on лекторныйток гоанзкстора 27 являющийся базовым током транзистооа 28 угпливз ici последним Через резистор 29 осулестрл- ется положительная обратная спязь и ь, i

0 плементарные транзисторы 27 v, 23 находятся в насыщенном состоянии Резистор 30 служит для ограничения коллектор ного тока транзистора 27 Пр1н этсг/ открытый коллекторный выход широтно-им

5 пульсного модулятора 11 подключен ез токозадающий резистор 25 к второму входному выводу 4

Усилитель сигнала рассогласования 10 сравнивает через резистивный депитель 9

0 напряжение Hd выходных вь водях 7 о ИВЭП относительно внутреннего опорного напряжения и вырабатывает ьатрчхечле пропорциональное их разности котооое ю- рез аналоговый эпемент ИЛИ 18 поступает

5 на аналоговый вход широ но-импульсно о модулятора 11 Открытый коллекторный Рь1 ход широтно-импульсного модутято-за 11 управляет первым траьзистсрныг т-w 12 непосредствен о а вторым п-мзипп

0 ным ключом 14 через 5пок запрет- 7

При насыщенном выхол -io кг оч ч ротно-импульсного модуля гор i 11 леов i/ и второй транзисторные клю 12 11 зако , ты Силовой транзисторный пюч 1

5 закрыт. Напряжение на входе нелинейного элемента задерхки 15 разно напряжению на втором входном выводе 4 поэтому тое тий транзисторный ключ 1,6 находится Е открытом состоянии и удеох вает (S о,

0 запрета 17 запертым

При появлении широтно-мсдул рован- ного импульса выходной транзисторным ключ с открытым коллектором широтно- - пульсного модулятора 11 запирается пср5 вый транзисторный ключ 12 открывается током, задаваемым в базу резистором 25 и на управляющий вход силового транзистор ного ключа с пропорциональным токовым управлением 1 поступает импульс окэ ве0 личина которого определяется динамической токозадающей цепью 13

При этом диод D исключает лунтиоов - ние перехода база-эмиттер силовою транзистора ВТОрМ НОЙ обмОТКОЙ TGI OGOrO

5 трансформатора в момент поступления от- пирающего импульса тока Силовой транзисторный ключ 1 открывается до насыщения вследствие положительной обратное связп через токовый трансформатор и удерживается в таком состоянии в течение действия

иппчлчсн r всходя широгно-импульсного

юлулятор3 11

Rot этом чапояжение на выходе нети- nef.i Oro элемента зачеожки 15 уменьшается ск-зЧ О / д} л/ля отноь, - -льно пепвого входного ьывг л i 2 Конденсатор С-цепч паор жа°тся силовые ранзис горным клю- ом I ч ое.- вэнтилк шунтирующий резистор С-цвли Мзпрг.жание на упрае- ЛЯЮ1-/8М входе третьего транзисторного г люча 16 с гановится равным нупю, и третий тгячзигторныи ключ 16 закрывается При этом Плок зэпрс га 17 оказывается подготовI .HHbin дгч пропускания через себя смгна та отг, , (его втгсой транзисторный кп.оч /

П часыщеии / счлозогэ транзисторное ключа 1 напряжение .между входными woO VML 4 при первичной соме з силе о1 э п-ач Фоомаюра 3. 1/1,ч- f.ynscs-ое чт гржоние виорг .нои обмогки ч гзогг r.-,j,K форматора 2 преобоазуется

G НРПра ; С ПСС ООННОГО ТС .3 С ПОМОЩЬЮ СИЛОВОГО Г ПрЧ ИТСЛ 5 Г, ОЬ ХОДНОГО ф|ПЬ- -, 6 F J.C Т О ПЧОИ обмОТчИ ТОКОВОГО

rpf-л соот oico протекает иерез редистив- к 21 3 качестве порта пгра- ничз .,я .г,ол с ч переход база }Miini.p Tp.-risncropa 1L1 При гост-ччении , жен г.а сезистгвном токовом датч 1- 1 no JL, очог ВР i чг ны, равной н пряже- t MO О пирамия перехода база-эмиттер, точно1, crop 1 J отпирается и иерез аналого- ЕЗЬ Й ИЛИ 1Я воздействует на анало- вход шисотно-кмпул ьсчого модулятор 11 При этом длительность ши- потно- о.ф л /равзннь х импульсов умень- НЕСТОЛЬКО, чтобы падение 1 чряхен /я на рез/стирном датчике тока 21 было :je Роль-ше порога ограничения. При эт ом ток чеооз силовой транзисторный ключ 1 оказывается ограниченным на заданном ypi вне Буферный резистор 2Q служит для зЈ-и;ить песэхода база-эмиттер транзистора 9 о/ перегрузи/ г,о

При о| ониании широтно-модулирован- ного импульса выходной транзисторный ключ с открытым коллектором широтно-им- пуяьсного модулятора 11 насыщается, При этом зторой транзисторный ключ 14 откры- взбтсч а первый транзисторный кпюч 12 ззко заегся. Управляющий вход силового транзисторного ключа с пропорциональным ТО/ОЕЫМ управлением 1 замыкается через Oiкрытый втооой транзисторный ключ 1 на первый входной вывод 2 Происходит запирание силового транзисторного ключа 1. При запирании силового транзисторного 1 апряжсние на входе нелинейного зт мента задержки 15 изменяется от нуля

ДО уСОВНЯ УЫ1ГР ЧЧГ РЧл( , ПИГ,|

юшейсети на величину р ничивания силового грдмс ормлторл 3 Третий транзисторный кпчтч 1 5 от1 ручается с задержкой С1носительно запирания сто вого транзисторною и.лючл 1 Зг1- дсожки определяется RC-цепью непинейного элемента 15 При отк; ывачии третьего транзисторного клю г 16 происходит запирание блока запрета 17 Пии этом прекращается поступление отпирающего напряжения с выхода блока запрета 17 на вход управления второго транзисторного ключа 14. Второй транзисторный игюч 14 закрывается Таким образом после тапира- имя силового транзисторного ключа втооой транзисторный ключ 14 переводится в закрытое состояние

При очередном появлении импульса на выходе широтно-импульсного модучтора 11 второй транзисторный ключ 14 находясь в закрытом состоянии не мешает пооцесоу

отпирания силового транзисторного кгюча 1

При уменьшении напряжения питающей сети ниже минимально ДОПУСТИМОЙ е- пичины, определяемой попоюм стабилиза ции стабилитрона 2-1 и соотношением сопротивлений гокозадающс-го орзистора 23 и резистора смещения 22, падение напряжения на резисторе смещения 22 буп;м недостаточным для отпирания перехода бпза-эмпттер первого транзистора 27 четвертого ключа 26 При этом четвертый ключ 26 закрывается Действительно коллекторный ток транзистора 27 являющийся базовым током транзистора 28. становится равным нулю, и поэтому транзистор 28 также будет заперт. При этом токозадающий резистор 25 оказывается изолированным от второго входного вывода 4 запертым ключом 26, что приводит к запиранию первого транзистора ключа 12 и отпиранию второго транзисторного ключа 14, а следовательно. и к запиранию силового транзисторного ключа 1 независимо от состояния широтно- импульсного модулятора

В результате в предлагаемом И6ЭП при недостаточной величине напряжения питающей сети, при которой не обеспечивается надежное управление силовым транзисторным ключом 1, в частности его затирание, запрещается формирование импульсов, отпирающих силовой транзисторный ключ 1. Таким образом обеспечивается повышение надежности работы силового транзисторного ключа 1 во время переходных ппоцессов. а именно при медленном нарастании или спаде питающего напряжения а также при

(лубоких провалах входного питающего напряжения.

Формула изобретения Источник вторичного электропитания по авт.ев № 1661739, отличающийся тем. что, с целью повышения надежности в работе, между первым и вторым выводами для подключения первичного источника питания введены последовательно соединенные резистор смещения, первый токозадающий резистор и стабилитрон, а между выходным потенциальным выводом широтно-импульсного модулятора, выполненного по схеме с открытым коллектором,

и вторым выводом для подключения первичного источника питания последовательно соединенные второй токозадающий резистор и четвертый ключ, выполненный на паре комплементарных транзисторов, база каждого из которых через соответствующий резистор связи соединена с коллектором транзистора противоположного типа проводимости, причем переход баз а-змиттер первого транзистора комплементарной пары являющийся входом управления ключа, подключен к выводам резистора смещения, а коллектор и эмиттер второго транзистора использованы в качестве коммутируемых выводов ключа.

Использование: источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: устройство представляет собой импульсный источник напряжения постоянного тока, осуществляющий передачу энергии в нагрузку во время открытого состояния силового транзисторного ключа, характеризующегося пропорциональным токовым управлением В источнике обеспечивается защита от перегрузки по току и короткого замыкания без практического снижения КПД. Отличительная особенность да иного технического решения проявляется в том, что недостаточной величине напряжения питающей сети, при которой отсутствует надежное управление силовым транзисторным ключом, а именно его запирание, запрещается формирование отпирающих импульсов. Это предопределяет повышенную эксплуатационную надежность силового транзисторного ключа и всего устройства в целом во время переходных процессов - при медленном нарастании или спаде питающего напряжения, а также при его глубоких провалах 1 ил сл с