Преобразователь напряжения с защитой от асимметрии Советский патент 1992 года по МПК H02M3/337 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны преобразователи, в которых имеются устройства для устранения режима несимметрии работы выходного трансформатора, содержащие широтно-импульсный модулятор, генератор пилообразного напряжения, задающий генератор, селектор, делитель частоты, усилитель, трансформаторы регулируемого инвертора, выпрямитель, фильтр, суммирующее устройство, датчик несимметрии.

К датчику несимметрии подключен выпрямитель, фильтр, коммутаторы и компаратор.

Недостатком известных схем симметрирования является их сложность. Эти схемы также облада ют низким быстродействием из-за наличия интегрирующих цепей; симметрирование осуществляется только в установившемся режиме.

Известны также преобразователи, в которых имеются устройства для устранения режима несимметрии работы выходного трансформатора, обладающие более высоким быстродействием, в которых измеряется мгновенное значение токов силовых транзисторов и при увеличении тока выше определенного значения устройство отключает силовые транзисторы в самом начале возникновения несимметрии.

Известные устройства содержат генератор прямоугольных импульсов, широтио- импульсный модулятор, блок логической обработки управляющего сигнала, двухтактный усилитель мощности, силовые транзисторы которого подключены к первичной обмотке силового трансформатора, датчика тока и пороговый элемент.

Существенным достоинством устройств симметрирования этих преобразователей является простота их схемных решений и высокое быстродействие.

Наиболее близким из известных устройств по своей технической сущности и достигаемому результату является устройство по авт. св. № 1374367.

Однако недостатком прототипа является то, что устройство измерения несимметрии эффективно работает при номинальном токе преобразователя.

Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей путем защиты преобразователя от срабатывания по ложным сигналам.

Указанная цель достигается техническим решением, представляющим собой устройство, в которое введены конденсатор,

повторитель, триггер выполнен в виде D- триггера и снабжен входами синхронизации и сброса, компаратор снабжен стробирую- щим входом, причем выход формирователя

соединен с управляющим входом ключа, входом синхронизации D-триггера и стро- бирующим входом компаратора, другой вывод ключа соединен с конденсатором, последний одним выводом подключен к об0 щему выводу, а другим - к входу повторителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, выходом подключенного к первому входу компаратора, выходом соединенного со входом сброса D-триггера.

5 На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого преобразователя напряжения с защитой от асимметрии.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы работы преобразователя.

0 Преобразователь напряжения с защитой от асимметрии (фиг. 1) содержит задающий генератор 1, выход которого соединен с первым входом блока логической обработки управляющих сигналов 2, выходы которо5 го соединены с эмиттерами и базами транзисторов VT1 и VT2 двухтактного усилителя мощности преобразователя, коллекторы транзисторов подключены к соответствующим выводам первичной об0 мотки выходного трансформатора; к вторичной обмотку трансформатора подключена нагрузка RH, в цепь эмиттеров транзисторов VT1, VT2 относительно нулевого провода источника питания преобразователя Un вклю5 чен резисторный датчик тока ДТ; выход генератора 1 соединен также с входом формирователя 3, выход которого подключен к, управляющему входу электронного ключа А. Вход электронного ключа 4 соединен с дат0 чиком тока ДТ. Выход ключа 4 соединен с конденсатором С и со входом повторителя 5. Выход повторителя 5 соединен с одним из входов сумматора 6. на второй вход сумматора 6 подключен источник опорного напря5 жения. Выход сумматора 6 соединен с одним из входов компаратора 7, выход которого соединен со входом сброс триггера 8. Выход триггера 8 соединен со входом 2 блока логической обработки управляющих

0 сигналов 2.

Выход формирователя 3 соединен со входом стробирования компаратора 7 и входом синхронизации триггера 8. Второй вход компаратора 7 соединен с датчиком тока

5 ДТ.

Элементы 3,4.5, 6,7,8 соединены между собой, представляют пороговое устройство 9, имеющее вход 1 и вход 2.

Преобразователь работает следующим образом.

Тактовая частота задающего генератора прямоугольных импульсов 1 (фиг. 2а) поступает на вход 1 блока логической обработки управляющих сигналов 2, где она преобразуется в дза напряжения, сдвинутых относительно друг друга на период частоты задающего генератора с соотчетстгаующей паузой, исключающей перекрытие транзисторов, и с выхода 1 и выхода 2 (фиг. 26, в) подается на базовые переходы транзисторов VT1 и VT2 (относительно выхода общий).

Если асимметрии в данный момент в работе преобразователя не наблюдается, то с выхода порогового устройства 9 на вход 2 блока логической обработки управляющих сигналов 2 поступает напряжение, уровень которого равен 1 цифровой интегральной схемы (фиг, 2 ж).

По переднему фронту импульсов генератора 1 формирователь3 формирует короткие импульсы (фиг. 2 д), которые поступают на управляющий вход ключа 4 и на вход стробирования компаратора 7. Ключ 4 открывается и напряжение с датчика тока ДТ (фиг. 2 г, момент to) пропорциональное току коллектора транзистора VTI (или VT2) поступает на конденсатор С и хранится там до приход-з следующего импульса с выхода формирователя (фиг. 2 д момент t2), причем напряжение на конденсаторе С пропорционально току нагрузки in. включенной на выходе преобразователя.

Для устранения разряда конденсатора С он подключен к высокоомному входу повторителя 5, с выхода которого напряжение конденсатора поступает на первый вход сумматора 6. Как было показано выше, при отсутствии асимметрии работы выходного трансформатора преобразователя скорость изменения тока намагничивания . постоянная, не зависит от тока нагрузки и определяется параметрами трансформатора, т.е. определив в момент включения транзистора усилителя мощности величину тока (фиг. 2 г моменты to, t2, T4, и т.д.) также имеем информацию о токе транзистора в момент его включения (рис. 2г моменты ti, t3, ts и т.д.). Исходя из вышеизложенного на второй вход сумматора 6 постоянно подается напряжение Ц/ , пропорциональное у в момент выключения силовых транзисторов усилителя мощности. Из-за некоторого изменения jji при работе преобразователя (например, колебаний Un преобразователя) величину U/1 принимаем несколько выше (на величину AU 0.05--0,1U/t ).

Таким образом, на выходе сумматора 6 имеем напряжение (см. фиг. 2 г).

+ U/ + Ли

ug (- UHI т и/ Јди

где UH - напряжение, пропорциональное н; Уд - напряжение, пропооциональное j

Напряжение U поступает на один из

входов компаратора 7. Нз другой вход компаратора 7 поступает напряжение с датчика тока ДТ. При таком соответствии напряжений на входах, напряжение на выходе ком0 паратора 7 имеет уровень 1 цифровых схем (см. фиг. 2е).

Выход компаратора соединен со входом сброс триггера 8 и не вызывает изменения его состояния, т.е. на выходе триггера

5 присутствует уровень 1 (см. фиг, 2 ж).

Предположим, что на очередном такте работы преобразователя произошло увеличение тока нагрузки. Тогда на выходе сумматора 6 имеем UЈ2t UH2 + U/c -ь Ли (см.

0 фиг. 2 ж момент ty). Чтобы исключить ложное срабатывание компаратора 7 в момент времени и (т.е. в момент опроса ключом 4 напряжения с датчика токз ДТ) импульсы с выхода формирователя 3, кроме управляю5 щего ключа 4, поступают также на вход стро- бирования компаратора 7. В случае возникновения асимметрии в очередном такте работы преобразователя, происходит увеличение скорости нарастания и в мо0 мент t (фиг. 2г) напряжение с датчика тока ДТ на одном из входов компаратора 7 превышает напряжение на другом входе и на выходе компаратора 7 появляется напряжение О (см. фиг, 2 е, момент t), которое

5 переводит триггер 8 в положение, соответствующее уровню О на его выходе. Данное напряжение поступает на вход 2 блока логической обработки управляющих сигналов 2 и прекращает подачу открывающего напря0 жения на базовый переход тразистора усилителя мощности (рис. 2в, момент t). Через некоторое время, равное времени рассасывания избыточного заряда в базе транзистора, транзистор закрывается и ток через

5 выходной трансформатор прекращается, т.е. режим асимметрии устраняется в самом начале его возникновения.

Таким образом осуществляется ограничение длительности проводящего состояния

0 транзистора на некоторую величину по сравнению с максимально возможной длительностью проводящего состояния транзистора, чем обеспечивается симметрирование пере- магничивания трансформатора, т.е. устраня5 ется асимметрия.

В момент ta (фиг. 2 ж) импульсами с выхода формирователя 3 триггер 8 устанавливается в положение 1, т.е. блок логической обработки управляющих сигналов 2

начинает выдавать одинаковые по длительности управляющие напряжения для транзисторов усилителя мощности.

При уменьшении тока нагрузки на выходе сумматора 6 имеем напряжение 1)Ј3{фиг. 2 г) и в случае возникновения асимметрии (рис. 2 момент tia) она устраняется в самом начале ее возникновения.

Формула изобретения Преобразователь напряжения с защитой от асимметрии, содержащий двух-такт- ный усилитель мощности на транзисторах, задающий генератор прямоугольных импульсов, выходом соединенный с первым входом блока логической обработки управляющих сигналов и с первым входом формирователя импульсов, первый и второй выходы блока логической обработки управляющих сигналов, подключены к соответствующим базам, а общий выход - к эмиттерам транзисторов усилителя мощности, в силовую цепь которых включен рези- стивный датчик тока, к выходу которого подключен вход ключа, пороговое устройст-, во, включающее последовательно соединенные сумматор с опорным источником, компаратор, выходом подключенный к входу триггера, выход которого соединен со вторым входом блока логической обработки

управляющих сигналов, а второй вход триггера соединен с общей точкой соединения датчика тока и одним выводом ключа, о т- ли чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем защиты преобразователя от срабатывания по ложным сигналам, введены конденсатор, повторитель, триггер выполнен в виде D-триггера и снабжен входами синхронизации и сброса, компаратор снабжен стробирующим входом, причем выход формирователя соединен с управляющим входом ключа, входом синхронизации D-триггера и стробирующим входом компаратора, другой вывод ключа

соединен с конденсатором, который одним выводом подключен к общему выводу, а другим - к входу повторителя, выход которого соединен первым входом сумматора, выходом подключенного к первому входу компарэтора. выходом соединенного с входом сброса D-триггера.

Использование: вторичные источники электропитания. Сущность изобретения: преобразователь напряжения с защитой от асимметрии содержит двухтактный усилитель мощности на транзисторах, задающий генератор 1 прямоугольных импульсов, блок логической обработки управляющих сигналов 2, пороговое устройство 2. Введение в пороговое устройство 9 формирователя 3, ключа 4, конденсатора, повторителя 5, сумматора-ограничителя 6. компаратора 7, D- триггера 8 обеспечивает ограничение длительности проводящего состояния транзисторов. 2 ил.