Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

t

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть применено при разработке вторичных источников питания.

По основному авт. св. № 595836 известен преобразователь, содержащий подключенный к выходным выводам усилитель мощности на транзисторах, включенных по полумостовой схеме и управляемых с помощью трансформаторов тока, связанных с коллекторами управляющих транзисторов, базовыми цепями соединенных с выходами уп-равляющего узла, входами соединенного с выходными выводами, к которым подключен выход сглаживающего фильтра, входом соединенного с выходом выпрямителя, вход которого соединен с вторичной обмоткой выходного трансформатора усилителя мощности уз.ел блокировки при включениивыключefiии, входом соединенный с вспомогательным источником питания, а выходом - с базой дополнительного

транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттерами, а коллектор через диоды - с коллекторами управляющих транзисторов.

Отпирание силового транзистора

5 преобразователя обеспечивается запи- ранием управляющего транзистора, в коллекторной цепи которого включена обмотка управления соответствующего трансформатора тока. Для запи10рания управляющего транзистора на gro базу с управляющего узла подается нулевой уровень. Для запирания силового транзистора в базу соответствующего управляющего транзистора с

узла управления подается импульс тока 11 .

Если в процессу работы преобразователя пробьется ключевой элемент на одном из выходов управляющего уз20ла, то связанный с этим выходом уп- равляющий транзистор лишается управления по базе и оказывается в запертом состоянии, а соответствующий ewy силовой транзистор за счет цепи положительной обратной связи, соз даваемой обмотками трансформатора тока, начинает переключаться с частотой, определяемой полным циклом перемагничивания сердечника трансформатора тока. Второй силовой транзистор будет переключаться с рабочей частотой, задаваемой управляющим узлом. При этом неизбежно возникает ситуация, когда оба силовых транзистора преобразователя оказываются включенными одновременно, в результате чего они выходят из строя из-за сквозного тока. Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения времени восстановления за счет исключения выхода из строя силовых транзисторов при выходе из строя элементов узла управления. Поставленная цель достигается тем что в преобразователь введен логичес кий элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами узла управления, а выход - с базой транзистора узла блокировки, На чертеже показана структурная схема устройства. Преобразователь содержит подключенный ко входным выводам усилитель мощности на транзисторах 2 и 3, вклю ченных по полумостовой схеме и управляемых с помощью трансформаторов 4 и 5 тока, обмотки 6 и 7 которых включены в коллекторные цепи управляющих транзисторов 8 и 9, базовыми цепями соединенные с выходами узла 10 управления, включающего в себя задающий генератор П, источник 12 опор;;эго напряжения, широтно-импульс ный модулятор 13, триггер I, формирователь 15 управляющих импульсов. схемы 16 и 17 совпадения, входом сое

диненный свыходным выводом, к которому подключен выходной выпрямитель 18 с фильтром 19, входом соединенный с выходным трансформатором 20, соединенным с усилителем мощности, блокирующий транзистор 21, подключенный коллектором через диоды 22 и 23 к коллекторам управляющих транзисторов , а базой - с выходом блокирующего узла 24 на транзисторе 25, стабилитроне 2б и резисторах 27 и 28, подключенным к вспомогательному источнику 29, а также логический узел Э

котором обеспечивается нормальная работа узла 10 управления, стабилитрон 26 узла 2 блокировки еще не пропускает ток на базу транзистора

25, который закрыт. При этом открыт блокирующий транзистор 21, поскольку в его базу через резистор 27 от источника 29 поступает ток, и цепи управляющих обмоток 6 и 7 трансформаторов k-и S тока оказываются подключенными к источнику 29 через диоды 22 и 23 и переход коллектор-эмиттер насыщенного транзистора 21. Этим пре4ИЛИ 30, входами соединенный с выходами узла управления. Стабилизированный преобразователь работает следующим образом. . Задающий генератор 11 генерирует короткие импульсы с большой скважностью, управляющие по счетному входу триггером 1, работающим в режиме делителя частоты, и пилообразное напряжение, поступающее на один из входов шйрЬтно-импульсного модулятора (шин) 13, На другие входы ШИМ поступает выходное напряжение конвертора и опорное напряжение от источника 12. В результате сравнения суммы пилообразного и выходного напряжений с опорным напряжением с выхода ШИМ на вход формирователя 15 управляющих импульсов поступают трапецеидальные импульсы. В формирователе 15 из трапецеидальных импульсов формируются прямоугольные импульсы, поступающие затем на объединенные входы схем 16 и 17 совладения, на другие входы которых с выхода триггера подаются сдвинутые друг относительно друга на 180° последовательности импульсое. С выходов схем 16 и 17 совпадения на базу управляющих транзисторов 8 и 9 соответственно поступают сдвинутые на 180 друг относительно друга последовательности широтномодулированных импульсов. Транзистоptt 8 и 9 переключаются и через обмотки 6.и 7 управления трансформаторов 4 и 5 тока управляют работой силовых транзисторов 2 и 3 усилителя 1 мощности таким образом, что выходное напряжение конвертора поддерживается на заданном уровне независимо от внешних дестабилизирующих воздействий. При включении, когда нарастающее напряжение вспомогательного источника 29 еще не достигло уровня, при

дотвращается возможность сквозного включения силовых транзисторов 2 и 3 независимо от состояния управляющих транзисторов 8 и 9.

При достижении установившегося 5 напряжения источника 29 на базу транзистора 25 (узла 2k блокировки при включении-выключении) через резистор 28 и стаби Г1итрон 26 поступает ток, транзистор 25 открывается и шунти- 10 рует базовую цепь транзистора 21, который запирается и в дальнейшем не оказывает влияния на работу преобразователя.

При выключении конвертор работа- 5 ет при снижающемся напряжении источника 29 до тех пор, пока на базу транзистора 25 перестает поступать ток через резистор 28 и стабилитрон 2б, после чего транзистор 25 запира- 20 ется, а транзистор 21 отпирается. При этом цепи управляющих обмоток 6 и 7 трансформаторов и 5 тока через диоды 22 и 23 и переход эмиттер-коллектор транзистора 21 подклю- И чаются к источнику 29, переключение силовых транзисторов 2 и 3 усилителя 1 мощности прекращается и при дальнейшем понижении напряжения источника 29 произвольное состояние выхо- 30 дов узла 10 управления не может создать условий для сквозного включения силовых транзисторов.

Если в процессе работы стабилизированного конвертора в момент, KOI- да в узле 10 управления на выходе а имеет место высокий уровень, на выходе б - нулевой уровень, управляющий транзистор 8 открыт, а транзистор 9 закрыт, силовой транзистор 2 закрыт, а транзистор 3 открыт, появляется отказ узла 10 управления в виде пробоя перехода эмиттер-коллектор выходного транзистора схемы 17 совпадения, то на выходе б узла управления постоянно устанавливается нулевой уровень, базовая цепь управляющего транзистора9 оказывается зашунтированной и транзистор 9 перестает быть управляемым. В результате при наступлении паузы, определяемой ШИМ 13, управляющий транзистор 9 остается запертым, а силовой транзистор 3 открытым за счет положительной обратной связи, создаваемой об- 55 мотками трансформатора 5 тока. .Сигналы с выходов а и б узла управления поступают на входы логического

узла ИЛИ 30. На выходе элемента ИЛИ 30 этому состоянию входов соответствует высокий уровень, не оказывающий влияния на базовую цепь транзистора 25 узла 2k блокировки при включении-выключении..

В момент окончания паузы на входе узла 10 управления устанавливается нулевой уровень, шунтируется базовая цепь управляющего транзистора 8, который запирается, создавая условия для разрыва цепи обмотки 6 управлени трансформатора тока с последующим включением транзистора 2 и неизбежным выходом из стрюя силовых транзисторов 2 и 3 из-за сквозного тока. Однако этого не происходит, поскольку на выходе элемента ИЛИ устанавливается нулевой уровень напряжения. В результате шунтируется перехо база-эмиттер транзистора 25, который запирается и через резистор 27 в базу транзистора 21 поступает ток. Транзистор 21 открывается и через диоды 22 и 23 подключает цепи управляющих обмоток 6 и 7 трансформаторов Л и 5 тока к источнику 29. При этом предотвращается отпирание транзистора 2, а транзистор 3 запирается. - При последующем появлении на выходе а узла 10 управления высокого уровня транзистор 8 отпирается, на выходе элемента ИЛИ 30 снова устанавливается высокий уровень, транзистор 25 отпирается, транзистор 21 запирается и обесточивает обмотку 7 управления трансформатора 5 тока, в результате чего силовой транзистор 3 снова включается. При этом силовой транзистор 2 постоянно закрыт, а транзистор 3 переключается с рабочей частотой конвертора до тех пор, пока либо полностью разрядится нижний конденсатор емкостного делителя усилителя 1 мощности, либо сработает защита от перегрузки вследствие одностороннего насыщения выходного трансформатора 20.

Аналогично работает устройство при пробое выходного транзистора схемы 17 совпадения узла 10 управления.

Если возникает маловероятная ситуация одновременного пробоя выходных транзисторов схем 17 и 16 совпадения узла управления, на входе элемента ИЛИ 30 постоянно устанавливается нулевой уровень, транзистор 25 запирается, транзистор 21 отпирает7904

ся,через диоды 22 и 23 и переход эмиттер-коллектор транзистора 21 подключаются цепи обмоток 6 и 7 управления трансформаторов 4 и 5 тока к источнику 29 и переключения силовых транзисторов 2 и 3 прекращаются..

Следовательно, .введение в стабилизированный преобразЬватель логического элемента ИЛИ предотвращает выход из строя силовых транзисторов усилителя мощности при отказе узла управления, связанном с коротким замыканием его выходов. При других отказах узла управления не может возникнуть ситуация, приводящая к , выходу из строя силовых транзисторов усилителя мощности.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить надежность преобразователя, силовые переключающие транзисторы которого уп8

равляются от индивидуальных трансформаторов тока, за счет уменьшения времени восстановления.

Форму.«1а изобретения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное по авт. св. tf 595836, отличающийся тем, что, с целью повышения Надежности в работе в него введен .логический элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам узла управления, а выход соединен с базой транзистора узла блокировки..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР V 595836, кл. Н 02 М 3/335, 1976.