Устройство для управления переключающими транзисторами статического стабилизированного преобразователя Советский патент 1977 года по МПК H02P13/16 G05F1/64 

Изобретение относится к области электропитания радиоэлектронной аппаратуры, в частности к установкам для широтно-импульсного управления переключающими транзисторами статических преобразователей с регулируемым выходным напряжением иостоянного тока.

Известны устройства для управления переключающими транзисторами преобразователей напряжения, использующие одноканальиый модулятор с односторонней широтно-импульсной модуляцией на удвоенной частоте работы преобразователя, в которых путем деления на два импульсная последовательность с выхода модулятора превращается в два симметричных канала уиравления 1.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для управления переключающими транзисторами статического стабилизированного преобразователя с регулируемым выходным напряжением, содержащее источник электропитания с заземленным полюсом, к которому подключен один из выводов вспомогательного источника электропитания, иодключаемые выходами к переключающим транзисторам преобразователя два вентиля, первые входы которых соединены с выходом счетпого триггера, а вторые входы подключены к выходу компаратора на операционном усилителе, усилитель рассогласования, выход которого соединен с одним входом компаратора, а вход служит для подключения к выходу стабилизированного преобразователя, генератор пилообразного напряжения и задающий генератор 2. Однако схема для управления переключающими транзисторами сложна и неэкономична, поскольку при построении как задающего геиератора, так и генератора пилообразного папряжепия используется большое количество схем совпадения, дискретных резисторов и конденсаторов. Целью изобретения является упрощение схемы устройства, а такл-;е улучшение характеристик преобразователя п ограничение максимальной щирины импульсов модулятора. Для этого в предлагаемом устройстве генератор пилообразного напрял ения и задающий генератор совмещены и выполнены на транзисторном мультивибраторе с эмиттерным конденсатором и дополнительной симметрией, причем вывод мультивибратора подключен к незаземленному иолюсу источника эле1 тропитаиия через иервый резистор, соединеппый с другим входом компаратора, первый вход которого и выход усилителя рассогласования через один диод подключены к коллектору одного из транзисторов мультивибратора, эмиттер которого соединен со вторым резистором и входом синхронизации счетного триггера.

Коллектор указанного транзистора через третий резистор соединен с незазёмленным полюсом вспомогательного источника электронитания и через второй развязывающий диод - со средней точкой резисторного делителя мультивибратора. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит мультивибратор 1 с эмиттерным конденсатором на транзисторах с дополнительной симметрией, соединенный с незаземленным полюсом источника 2 электронитания через резистор 3, к части которого подключен одни вход компаратора 4. Другой вход компаратора 4 и выход усилителя 5 рассогласования через развязывающий диод 6 иодключены к коллектору транзистора 7 мультивибратора 1, эмиттер которого соединен с разрядным резистором 8 и входом синхронизации счетного триггера 9. Выходы счетного триггера нодключеиы к первым входам вентилей 10 и 11, ири этом вторые нходы этих ве1ггилей соединены с выходом компаратора 4. Кроме того, коллектор транзистора 7 мультивибратора 1 соединен с выходом всномогательиого источннка 12 через резистор 13 и иодключеи через развязывающий диод 14 к средней точке делителя на резисторах 15 и 16. О/дновремеиио к средней точке делителя иа резисторах 15 и 16 подключена база транзисторч 17, коллектор которого соединен с базой т 1анзистора 7 мультивибратора 1 и резистором 18. Эмиттер транзистора 17 подключен к конденсатору 19 и зарядному резистору 20. При этом другие выводы конденсатора 19 разрядного резистора 8 и резистора 18 иодключены к заземленному выводу всномогательного иеточиика 12 электропитания, а зарядный резистор 20 и резистор 16 подключены к резистору 3. В иачале рабочего хода геиератора пилообразного напряжения конденсатор 19 зарял :ается от источника 2 нитаиия через зарядный резистор 20 и резистор 3. При этом иапряжеиие с конденсатора 19 и зарядного резистора 20 через делитель иа резисторах 15 и 16 подается на базу транзистора 17. Так как в иачале цикла работы мультивибратора падение иапряжеиия па зарядиом резисторе 20 превышает напряжепие на резиеторе 16, то транзистор 17 занерт. При этом заиерты и транзистор мультивибратора 17 и развязывающие диоды 6 и 14. Отнирается транзистор 17 тогда, когда ианряжение на зарядном резисторе 20 становится меньше напряжения на резисторе 16. Поскольку выход транзистора 17 соединен со входом транзистора 7 мультивибратора, то процеес отпирания транзисторов протекает лавинообразно, мультивибратор опрокидывается, а конденсатор 19 быстро разряжается через иасыщеииые переходы транзисторов, разрядный резистор 8 и развязывающий диод 14, а также резистор 18. При этом импульс иапряжения иа разрядном резисторе 8 иередним фроитом нереключает счетный триггер 9. Во время обратного хода генератора пилообразного нанряжения из-за увеличения тока через резистор 16 ианряжение на мультивибраторе с эмиттерным конденсатором на транзисторах с дополнительной симметрией надает, при этом база транзистора 7 мультивибратора в основном ноддерживается за счет.разряда конденсатора 19. Поскольку коллекторный ток транзистора 7 мультивибратора в большей части определяется током через резистор 13, то носле окончания разряда коиденсатора 19 он выходит из режима насыщения. При этом транзистор 17 также выходит из режима насыщения и начинает запираться, что снова приводит к онрокидываиию мультивибратора и возврату его в исходное состояние. При заряде конденеатора 19 на резисторе 3 возникает панряженис нилообразиой формы, которое иостуиаст на вход компаратора 4, где сравнивается с выходным сигналом усилителя 5 рассогласования. Пери.оначально нанряжепне нилообразного сигнала меньше сигнала усилителя 5 рассогласования, ноэтому на выходе комнаратора 4 и на выходе одного из вентилей есть сигнал управлепия. Как только нанряжепне пилообразного сигнала превысит напряжение аналогового сигиала, компаратор 4 нереключается, а сигиал на его выходе и на выходах вентилей 10 и 11 стаиовится равен нулю. Если, например, напряжение аналогового сигнала увеличивается, то соответственно увеличивается щирина импульса сигиала как на выходе компаратора 4, так и на выходе работающего в даииый момент вентиля. Под действием сигналов с выходов счетного триггера 9 вентили 10 и 11 работают поочередно. В результате этого формируются модулированные по ширине и регулируемые по заднему фронту двухкаиальиые сигналы управления иереключаюшими траизисторами, сдвинутые друг относительно друга на 180°. Па время обратного хода генератора пилообразного напряжения трапзистор 7 мультивибратора через развязывающий диод 6 блокирует как вход компаратора 4, так и иодаваемый иа него сигнал с усилителя 5 рассогласования. Поскольку при этом напряжение иа части резистора 3 выше напряжения на развязывающем диоде 6, то сигнал на выходе комиаратора 4 и иа выходе вентилей 10 и 11 отсутствует. Когда транзистор мультивибратора 7 запираетея, то развязывающий диод 6 (и развязывающий диод 14) иод действием напряжения вспомогательного источника электропитания 12 также запирается, а на выходе компаратора и выходе одного из веитилей появляется сигиал. Таким образом, в сигналах управлеиия переключающими транзисторами формируется пауза, которая, с одной стороны, устраняет влияние на работу компаратора обратного хоДа генератора пилообразного напряжения, а с другой, - ограничивает ширину импу. управления переключающими транзисторами.

Наличие паузы в сигналах управление: увеличивает устойчивость стабилизированного преобразователя напряжения при малых токах нагрузки и увеличивает его надежность благодаря исключению явления перекрытия.

При изменениях напряжения источника электропитания частота работы задающего генератора предлагаемого устройства для управления переключающими транзисторами изменяется незначительно. В то же время амплитуда напряжения пилообразного сигнала на выходе компаратора изменяется практически пропорционально напряжению источника питания. Благодаря этому повыщается стабильность напряжения на выходе регулируемого преобразователя, при этом предлагаемая схема пропое и экономичнее известной.

Форм у л а и 3 о б р е т с и и я

Устройство для управления переключающими транзисторами статического стабилизированного преобразователя с регулируемым выходным наиряжением, содержащее источник электропитания с заземленным полюсом, к которому подключен один из выводов вспомогательного источника электропитания, подключаемые выходами к переключающим транзисторам преобразователя два вентиля, первые входы которых соединены с выходом счетного триггера, а вторые входы подключены к выходу компаратора на операционном усилителе, усилитель рассогласования, выход которого соединен с одним входом компаратора, а

вход служ1 т для подключения к выходу стабилизированного преобразователя, генератор пилообразного напряжения п задающий генератор, отличающееся тем, что, с целью уирощения схемы устройства, а также улучщения характеристик преобразователя пугем псключения влияния обратного хода генератора пилообразного нанряжения на работу компаратора и ограничения максимальной

ширины импульсов модулятора, генератор пилообразного наирял ения и задающий генератор совмещены и выполнены на транзисторном мультивибраторе с эмиттерным конденсатором и дополнительной симметрией, причем вывод мульгивибраторов подключен к незаземленному полюсу источника электропитания через первый резистор, соединенный с другим входом компаратора, первый вход которого и выход усилителя рассогласования через один диод подключены к коллектору одного из транзисторов мультивибратора, эмиттер которого соединен со вторым резистором II входом синхронизации счегного триггера, кроме того, коллектор указанного транзистора через третий резистор соединен с незаземленным полюсом вспомогательного источника электропитания и через второй развязывающий диод - со средней точкой резисторного делителя мультивибратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Александров Ф. Н. Оптимизация транзисторного ннвертора в низковольтном источнпке питаиия. Электросвязь, 1972, N° 7, с. 72-76.

2.Патент ФРГ .Y 1961705, кл. 21с 67/10, 1973.

-л - V J

Ф- ----Ч||Игв

576652