Стабилизированный мостовой конвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к преобраз вательной технике и может быть использовано при разработке вторичных источников питания. Известны стабилизированные конве торы напряжения, содержащие задгиощий генератор, генератор пилообразного напряжения, компаратор, усилитель обратной связи, усилитель мощности, инвертор, выходной выпрямитель и фильтр 1 и 2. Одним из основных недостатков известных устройств является сложность схем управления инвертором, возможность насыцения трансформатора инвертора. Известен стабилизированный конве тор, недостатком которого является отсутствие его защиты от перегрузок и коротких замыканий 3. Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является устройство, содержсцдее задаю(дий генератор, соединенный через ге ратор пилообразного напряжения, ком паратор и делитель частоты с селекторами, выходы которых соединены с входгили гусилйтёля мощности и через выпрямитель и фильтр - с выходными выводами, ноль-орган и логи-ч ческий элемент ИЛИ, в котором повышается надежность защиты от перегрузок и коротки5; замыканий 4 . Недостаток известного устройства заключается в том, что при использовании в качестве усилителя мощности мостового усилителя схема защиты не обеспечивает его надежного отключения от нагрузки в режиме перегрузки или короткого замыкания в связи С;трудностями обеспечения силовых ключей запирающим напряжением. Цель изобретения - повышение надежности отключения конвертора при перегрузках и коротких замыканий в нагрузке. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном мостовом конверторе, содержащем ведущий и ведомый предварительные усилители с трансформаторными выходами, связанные с соответствующими входа)ли ключевых элементов мостового усилителя мощности, выходной выпрямитель с фильтром, подсоединенный, к выводу для подключении нагрузки, который через ноль-орган связан с соответствутодими входами двух селекторов блока управления вышеупомянутого ведомого усилителя,два других входа которых связаны с соответствующими выходами счетного триггера, а третьи - с выходом широтноимпульсного модулятора, причем и сченый триггер и широтно-импульсный модулятор подключены к задающему генератору однополярных импульсов, блок управления снабжен дополнительно двумя селекторами, одни из входов которых подсоединены к выходу широтно-импульсного модулятора, вторые - к соответствующим выходам счетного триггера, а третьи - к выходу дополнительно введенного инвертора, вход которого подключен к выходу ноль-органа, причем выходы селекторов через соответствующие входы двух дополнительно введенных логических элементов ИЛИ, выходы которых подключены к соответствующим входам дополнительно введенного триггера с раздельными входами, связаны с выходными выводами блока управления; кроме того, блок управления выполнен на двух универсальных триггерах, счетный вход которых подключен к выходу широтноимпульсного модулятора, R, S - входы первого триггера соединены с выходом ноль-органа, а R, S - входы второго - с выходом инвертора, J - вхо первого и К - вход второго к G ВЫХОДУ, а К - вход первого и 3 - вхо второго к G - выходу счетного триггера, причлм G-выход упомянутых универсальных триггеров связан с первыми входами двух дополнительно введенных логических элементов И-НЕ, а G-выход с-их двумя другими входами, выходы которых связаны с выходными выводами блока управления.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства, в которой блок управления выполнен на селекторах; на фиг. 2 - то же, блок выполнен на универсальных триггерах.

Задающий генератор 1 подключен к первому входу широтно-импульсного модулятора 2 и входу счетного триггера 3, первый выход которого подключен к селекторам 4 и 5 блока 6 управления, а второй - к селекторам 7 и 8, выходы селекторов подсоединены через логические схемы ИЛИ 9 и 10 входам триггера 11 с раздельными входами, выходы которого связаны с 12 усилителем с трансформаторным выходом, а счетный триггер своим выходами связан с ведущим 13 усилителем с трансформаторным выходом, которые , в свою очередь, связаны о соответствующими ключевыми элементами мосгового усилителя 14 мощности, который через выпрямитель 15 и фильт 1б подключен к выходному выводу, второму входу широтно-импульсного модулятора и первому входу ноль-органа 17, второй вход которого подключен к выходу блока 18 запуска, а выход непосредственно и через инвертор 19 -к третьим входам селекторов, вторые

входы которых подключены к выходу широтно-импульсного модулятора..Блок управления на схеме фиг. 2 выполнен на универсальных треггерах 20, 21, кторые своими выходами связаны с логическими элементами И-НЕ 22, 23.

Работает устройство следующим образом.

При подаче на вход преобразователя питающего напряжения +Е блок 18 запуска формирует логическую единицу, которая через нуль-орган 17 открывает селекторы 4 и 8. Селекторы 5 и 7 закрыты в этот момент времени логическим нулем/ снимаемым с инвертора 19. Импульсы широтно-импульсного модулятора 2, синхронизируемые задающим генератором 1, через открывающиеся поочередно селекторы 4 и 8 поступают на входы логических схем ИЛИ. Триггер 11.переключается по задним фронтам импульсов, снимаемых с логических схем ИЛИ, при этом он формирует прямоугольные импульсы, фазовый сдвиг которых относительно сигналов счетного триггера определяется выходным напряжением преобразователя и служит для его регулирования.

Фазировка импульсов управления мостовым усилителем выбирается так, чтобы ток через обмотку выходного трансформатора протекал во время временного совпадения импульсов счетного триггера и триггера с раздельными входами при условии создания отрицательной следящей связи по цепи управления.

Выпрямленные и отфильтрованные импульсы поступают на входные клемм преобразователя.

По окончании действия запускающего импульса селекторы 4 и 8 удерживаются в открытом состоянии логической единицей, снимаемой с нульоргана 17.

В случае перегрузки или, коротког замыкания на выходе преобразователя ключи усилителя мощности выходят из насыщения, выходное напряжение преобразователя уменьшается, что приводит к переключению нуль-органа 17. Формируемый при этом на его выходе логический нуль запирает се,лекторы 4 и 8, а формируемая на выходе инвертора 18 логическая единица открывает селекторы 5 и .7. Фазировка двухполярных импульсов упраления мостовым усилителем изменяетс на 180°, что приводит к поочередному открытию либо верхних, либо нижних ключей мостового усилителя прямоугольными импульсами, следуквди и и противоположными фазгц-ш. Ток через обмотку трансформатора при этом не протекает, выходное напряжение преобразователя обращается в нуль. Последующее вкдшченйе преобразователя может быть осуществлено только после отключения от преобразователя гатающего напряжения и подключения эго вновь, Предлагаемая схема защиты от перегрузок и коротких замыканий выгод но отличает данный преобразователь от известного, так . как наличие импульсов управления на входах мосгового усилителя мощности, не обрамаищихся в нуль, во всех режимах работы преобразователя, в том числе и при наличии короткого залаакани на его выходе, повышает надежность работы силовых ключей, а, тем, саюл и надежность работы всего преобразователя. Формула изобретения 1. Стабилизированный мостовой ко вертор, содержащий ведущий; и ведомый предварительные усилители с трансформаторными выходами, связанные с соответствующими входами ключевых элементов мостового усилителя мощности, выходной выпрямитель с фильтром, подсоединенный к выводу для подключения нагрузки, который через ноль-орган связан с соответствующими входами двух селекторов блока управления вышеупомянутого ведомого усилителя, два других вхсща которых связаны с соответствую1а ими выходами счетного триггера, а третьи - с выходом широтно-им пульсного модулятора, причем и счет ный триггер и широтно-импульсный мо дулятор подключены к задсшвдему гене ратору сднополярных импульсов, о т |Рнчаю1аийся тем, что, с це повышения нгихежности отключения кон вертора при перегрузках и коротких замыканиях в нагрузке, блок управле ния снабжен дополнительно двумя сел

СМ

а п-тй торами, одни из входов которых подсоединены к выходу широтно-импульсного модулятора, вторые - к соответствующим выходам.счетного триггера, и третьи - к выходу дополнительно введенного инвертора, вхся которого подключен к выходу ноль-органа, причем выходы селекторов через соответствукидж входы двух дополнительно введенных логических элементов ИЛИ, выходы которых подключены к соответствующим входам дополнительно введенного триггера с раздельньгми входами, связаны с выходными выводами блока управления. 2. Стабилизированный мостовой конвертор по п. 1, отличающи Й-. с я тем, что блок управления выполнен на двух универсальных триггерах, счетный вхсщ которых подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, R , S - входы первого триггера соединены с выходом ноль-органа, а R,S - входы второго - с выходом инвертора, 3 - вход первого и К вход второго KG- выходу, а к вход первого и О - вход второго к G - выходу счетного триггера, причем G - выход упомянутых универсальных триггеров связан с первыми входами двух дополнительно введенных логических элекюнтов И-НЕ, а G - выходы - с их двумя другими входами, выходы котоЕИлх связаны с выходНЕЛМИ вывода блока управления. Источники информации, принятьае во внимание при экспертизе 1.Патент США № 390635, кл. 321-2, 1975, 2.Патент Франции № 2131442, кл. Н 02 М 7/20, 1974, 3.Авторское свидетельство СССР 535687, кл, М 3/335, 1975, 4, Авторское свидетельство СССР 568124, кл. Н 02 М 3/335, 1976.