Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G05F1/64 H02M7/537 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть, использовано при разработке вторичных источников питания. Известны устройства, содержащие задающий генератор, один из выводов которого подключен к счетному входу триггера, при этом парафазные выходы названного триггера подключены к naj логических элементов И-НЕ, управляю щих двумя каскадами согласующих тра зисторов и транзисторов усилителя мощности, служащих для переключения первичных обмоток силового трансформатора, и схему управления IJ и 2. Недостаток устройств - отсутствие защиты транзисторов усилителя мощности от перегрузок и коротких замыканий. Известен также преобразователь напряжения, который содержит задающий генератор, управляющий счетным триггером, парафазные выходы которог через пару логических элементов И-ИЕ и соответствующие согласующие устройства подключены к управляющим входам транзисторов усилителей мощности, служащих для переключения первичных обмоток силового трансформатора преобразователя, каскад за-, щиты, состоящий из двух каналов, включающих в себя датчики токов транзисторов усилителей мощности, компараторы, состоящие из двухкаскадных усилителей тока и несимметричные Д-триггеры, выходы которых подключены ко вторым входам упомянутой пары логических элементов И-НЕ, причем один из входов Д-триггеров подключен к выходу одного из ком-I параторов, а другой - к одному из выходов упомянутого счетного триггера з , Недостатком преобразователя является то, что порог срабатывания каскада згициты, определяемый напряжением на переходе эмиттер база входного транзистора компаратора изменяется с изменением температуры окружающей среды в диапазоне от -60° до +125С более, чем на 100%, что снижает стабильность порога срабатывания.Кроме тоге наличие двух каналов защиты существенно усложняет схему преобразователя напряжения и требует дополнительного потребления электроэнергии.

Цель изобретения - упрощение, повьаиение КПД и стабильности каскада защиты.

Поставленная цель достигается тем что в преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средним выводом, задающий генератор, связанный со счетным триггером, парафазные выходы которого черев пару логических элементов И-НЕ и соответствующие согласующие каскады соединены с управляющими входами переключающих транзисторов усилителя мощности, одни из одноименных силовых выводов которых подключены к крайним выводам трансформатора, а другие - к общему выводу источника электропитания через датчик тока, связанный с каскадом защиты, подключенным к дополнительному источнику электропи.тания, при этом вторые входы элементов И-НЕ связаны с выходом несимметричного Д-триггера, введены два делителя напряжения и инвертор. К средней точке делителя, состоящего из последовательно соединенных резистора и диода, и подключенного между выводами дополнительного диода и силовыми выводами транзистора, связанных с датчиком тока, подключены базы входных транзисторов каскада защиты, эмиттер которого подключен к средней точке второго резистивного делителя, подключенного к дополнительному источнику, а выходной вывод каскада защиты подключен через инвертор к входу Д-триггера, второй вход которо.го подключен к выходу .задающегЬ генератора. Упомянутые согласующие каскады выполнены по схеме транзисторного инвертора, вход которого подключен через токоограничительные резисторы к выходам логических элементов И-НЕ, а выход к базам силовых транзисторов, Переключающий транзистор выполнен в в де составного, причем эмиттеры силового транзистора подключены к крайним выводам силового трансформатора, а их базы - к коллекторам управляющих транзисторов другого типа проводимости, эмиттеры которых соединены с общим выводом источнико электропитания.

На чертеже приведена принципиаль, ная схема устройства.

Преобразователь постоянного напр жения содержит задающий генератор 1 управляющий счетны. триггером 2 и неси1 1метричным Д-триггером 3, пару логических элементов И-НЕ.4 и 5, одни входы которых подключены к парофазным выходам счетного триггера, а выходы через ограничивающие резисторы б и 7 соединены со входами согласующих каскадов на транзисторах 8 и 9 типа р-п-р, эмиттеры которых

через токозадающие резисторы 10 и 11 соединены с положительной клеммой дополнительного источника электропитания, а коллекторы через нагрузочные сопротивления 12 и 13 С Общим выводом источников электро. питания и непосредственно со входами составных переключающих транзисторов усилителя мощности, содержащих управляющие транзисторы 14 и 15

типа п-р-п, эмиттеры которых соединены с общим -выводом источников питания, коллекторы - с базами силовых транзисторов 16 и 17 типа р-п-р, эмиттеры которых соединены с крайними выводами первичной обмотки трансформатора 18, а коллекторы через резистивный датчик тока 19 - к общему выводу источника питания. Средняя точка делителя напряжения, содержащего последовательно соединенные резистор 20, подключенный к выводу дополнительного источника, и диод 21, подключенный в направлении протекания тока к коллекторам силовых- транзисторов, подключена к базе входного транзистора 22 каскада защиты, а его эмиттер к средней точке делителя напряжения на резисторах 23 и 24, подключенного к выводам дополнительного источника.

Коллектор выходного транзистора 25 каскада защиты через инвертор. 26 подключен ко второму входу Д-триггера 3, а его выход - ко вторым входам логических элементов И-НЕ. Работает преобразователь постояного напряжения следующим образом.

Импульсы с выхода задающего генератора 1 подаются на счетный вход триггера 2, о выходов которого пара0 фазные последовательности импульсов через И-НЕ 4 и 5, резисторы 6 и

7и согласующие транзисторы 8 и 9 подаются на входы транзисторов 14-17 усилителя мощности, которые поочеред}j но коммутируют первичные Обмотки трансформатора 18 преобразователя.

8результате этого на выходе трансформатора генерируются прямоугольные импульсы, частота которых в два расл за меньше частоты задающего генератора 1. Сигналом с выхода задающего генератора 1 управляется и несимметричный Д-триггер 3, с выхода которого при отсутствии перегрузки снимается логическая единица, не влияющая на работу логических элементов И-НЕ.

Защита от перегрузки по току обеспечивается пороговой схемой преобра- зователя тока-/ протекающего через силовые транзисторы 16 и 17, преобразователя во временной интервал. Сигнал с датчика тока 19 через термокомпенсирующий диод 21 подается на входной транзистор 22 каскада защиты,

65 опорное запирающее напряжение которого задается делителем напряжения н резисторах 23 и 24.

В случае превышения тока через силовые транзисторы 16 и 17 порогового значения на вьаходе двухкаскадного усилителя постоянного тока на транзисторах 22 и 25 фop й pyeтc импульс, который инвертируясь, переключает Д-триггер 3 в состояние, соответствующее на его выходе логическому нулю. В результате на выходах логической пары элементов И-НЕ 4 и 5 формируются логические единицы, и транзисторы 14-17 усилителя мощности запираются, и обеспечивается надежная их защита от токовых перегрузок.

Таким образом, с момента возникновения перезгрузки до конца периода задающего генератора 1 осуществляется отключение транзисторов 14-17 усилителя мощности от источника аварийной ситуации.

При наличии очередного импульса с задающего генератора Д-триггер 3 снова перебрасывается в исходное состояние, при котором на его выходе формируется логическая единица, причем,если перегрузка носит длителный характер, то усилитель мощности будет включен лищь на время, определяемое скоростью нарастания тока перегрузки до порогового значения. При снятии же перегрузки схема преобразователя напряжения автоматически возвращается в исходное состояние.

Таким образом, наличие компенсирующего диода на входе транзистора каскада защиты позволяет с помощью подбора резистора обеспечить нулевой температурный коэффициент напряжения каскада защиты, причем порог срабатывания каскада защиты зависит лишь от колебаний напряжения дополнительного источника электропитания, служащего одновременно для питания логических микросхем, величина которого не превышает ± 5%.

Кроме того, наличие одного канала защиты при выполнении тех же функций, что и схема известного, знчительно упрошает схему и делает ее более надежной.

И, наконец, включение резистивно

датчика тока в коллекторную цепь двухсоставного транзистора усилителя мощности не приводит к дополнительным терям электроэнергии в каскаде усилителя мощности, но на порядок снижает потребление ее в согласующем каскаде, что дополнительно увеличивает КПД преобразователя постоянного напряжения.

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой транс- Й5

форматор, первичная обмотка которого выполнена со средним выводом, задающий генератор, связанный со счетным триггером, парафазные выходы которого через пару логических элементов И-НЕ и соответствующие согласующие выходы соединены с управляющими, входами переключающих транзисторов усилителя мощности, одни из одноименных силовых выводов которых подключены к крайним выводам

10 трансформатора, а другие - к общему выводу источника электропитания через датчик тока, связанный с каскадом защиты, подключенным к дополнительному источнику электропитания, при этом вторые входы элементов И-НЕ

15 связаны с выходом несимметричного д-триггнра, отличающийся тем, что, с целью упрощения,повышения КПД и стабильности каскада защиты, в каскад защиты дополнительно

20 введены инвертор и два делителя напряжения, к средней точке одного из которых, состоящему из последователь-, но связанных резистора и диода и подключенного между выводом дополнитель25ного источника и силовыми выводами транзисторов, связанных с датчиком тока, подключена база входного транзистора каскада защиты, эмиттер кото- рого подключен к средней точке второ0го резистивного делителя, подключенного к дополнительному источнику, а выходной вывод каскада защиты подключен через инвертор к входу Д-триггера, второй вход которого подключен

5 к выходу задающего генератора.

2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые согласующие каскады выполнены по схеме транзисторного инвертора вход которого подключен через токо0ограничительные резисторы к выходам логических элементов И-НЕ, а выход

к базам силовых транзисторов.

3.Преобразователь по пп. 1 и 2,

5 отличающийся тем, что,

с целью повышения КПД, переключающий транзистор выполнен в виде составного причем эмиттеры силового транзистора подключены к крайним выводам си0лового трансформатора, а их базы к коллекторам управляющих транзисторов другого типа проводимости эмиттеры которых соединены с общим выводом источников электропитания.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Плешко В.В Стабилизированный преобразователь напряжения. Обмен опытом в радиопромышленности, 5, 1976, с. 43-44.

2.Авторское свидетельство СССР 479101, кл. G 05 F 1/64, 1975.

3.Дудников В.П. и др . Унифи- . цированная многокристальная микросворка функционального узла управлеиия преобразователями напряжения.-Тех

773609

8 ника средств связи, серия ОГ. Стандартизация, качество, метрология, 1977, с. 112-119.

BI3