Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения одного уровня в постоянное или переменное напряжение другого уровня с гальванической развязкой входных и выходных цепей.

Известны преобразователи напряжения, состоящие из двухтактных транзисторных усилителей мощности с трансформаторным выходом и узла управления, вырабатывающего сигналы управления для транзисторов усилителя мощности. Узел управления таких преобразователей выполняется, как правило, на основе интегральных цифровых микросхем 1 и .2.

Недостатком данных преобразователей является их низкая надежность функционирования при срывах в работе узла управления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, который содержит систему управления, двухтактный усилитель мощности с трансформаторным выходом и устройство защиты, состоящее из датчика перегрузки, RS-триггера и узла включения. При этом

базовые цепи транзисторов усилителя мощности связаны с выходами узла управления через логические элементы И, а управляющие входы RS-триггера соединены с датчиком перегрузки и узлом включения. Выход RS-триггера связан со вторыми объединенными входами логических элементов И 3.

Недостатком известного преобразовате Q ля является его низкая надежность функционирования вследствие того, что при срывах в работе системы управления, импульсы на выходе узла управления перестают быть периодическими и устанавливаются в состояние логической «1 на одиом 5 выходе и логическим «О на другом. Это приводит к тому, что на базу одного транзистора усилителя мощности постоянно подается отпирающий сигнал, а на базу другого транзистора - запирающий. Так как 20 индуктивное сопротивление первичной обмотки близко к нулю, в коллекторной цепи открытого транзистора протекает постоянный ток, величина которого ограничивается только активным сопротивлением первичной обмотки трансформатора. В результате.

гранзисторы усилителя мощности выходят из строя вследствие токовых перегрузок.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования. /

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения, содержащий узел управления, парафазные выходы которого подключены к первым входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с базами силовых транзисторов усилителя мощности с трансформаторным выходом и датчиком тока перегрузки, при этом вторые входы логических элементов И объединены и подключены к выходу RS-триггера, S-вход которого подключен к выходу узла включения, введены опорный генератор, счетчик импульсов, узел выделения кода, два узла выделения концов импульсов, сумматор и третий логический элемент И, выход которого подключен к R-входу RS-триггера, один из входов - к датчику тока перегрузки, а другой - к выходу узла выделения кода, входы которого соединены с выходами счетчика, счетным входом подключенного к выходу опорного генератора, а установочным - к выходу сумматора, причем входы последнего через узлы выделения конца импульсов подключены к выходам узла управления.

На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие принцип работы.

Преобразователь содержит систему, управления 1, двухтактный усилитель мощности 2 на транзисторах 3 и 4 с выходным трансформатором 5, к средней точке первичной обмотки которого подключен источник питания, и блок защиты, состоящий из датчика перегрузки 6, RS-триггера 7 и узла включения 8, подключенного к S-входу RS-триггера. Базовые цепи транзисторов через логические элементы И 9 и 10 соединены с выходами узла управления.

К каждому выходу узла управления подключен один из узлов выделения концов импульсов 11 и 12, выполненные, например, на основе логических элементов И- НЕ и линии задержки. Вместо линии задержки могут использоваться несколько последовательно соединенных логических элементов. Выходы узлов выделения концов импульсов через сумматор 13, в качестве которого использован логический элемент И-НЕ, соединены с установочных входом счетчика импульсов 14, к счетному входу которого подключен опорный генератор 15. Выходы счетчика импульсов через узел выделения кода 16 на основе многовходового логического элемента И-НЕ соединены со входом третьего логического элемента И 17. К другому входу этого элемента подключен датчик перегрузки 6, а выход элемента И соединен с R-входом R-S-триггера 7. Выход R-S-триггера 7 соединен с объединенными входами логических элементов И 9, 10. Датчик перегрузки 6 включен в цепь нагрузки и вырабатывает сигнал при превыщении током нагрузки некоторой пороговой величины.

Напряжение со вторичной обмотки трансформатора 5 в зависимости от мощности нагрузки может подаваться либо в базовые цепи транзисторов более мощных каскадов, либо использоваться непосредственно для получения постоянного или переменного, напряжения необходимого уровня. В первом случае преобразователь является предусилителем для более мощных инверторов, во втором - устройством, обеспечивающим потребителя необходимым напряжением.

5 Преобразователь работает следующим образом.

Узел управления 1 вырабатывает две последовательности прямоугольных периодических импульсов с фазовым сдвигом в

180° (фиг. 2 а, б). Транзисторы 3 и 4, поочередно открываясь, подключают к источнику питания то одну, то другую первичные полуобмотки. В результате, на вторичной обмотке трансформатора 5 вырабатывается переменное прямоугольное напряжение необходимой величины. Узлы выделения концов импульсов 11 и 12 вырабатывают короткие импульсы с длительностью, равной времени задержки линии задержки (например 1 мкс), следующие непосредственно после окончания импульсов управления. С выхода сумматора 13 короткие положительные импульсы (фиг. 2в) поступают на установочный вход счетчика 14 и обнуляют его. В нормальном режиме работы счетчик периодически подсчитывает некоторое число К импульсов, поступающих от опорного генератора (фиг. 2г), и обнуляется. При этом код числа посчитанных импульсов не превышает код, на который настроен узел выделения кода 16. В это время на выходе R-S-триггера 7 вырабатывается сигнал

логической «1, разрешающий поступление импульсов управления на базы транзисторов 3 и 4. В это состояние триггер устанавливается устройством установки 8 непосредственно после включения преобразовате5 ля.

При сбоях в работе узла управления 1, например при срыве колебаний задающего генератора узла управления, импульсы на выходе узла управления перестают быть периодическими («1 на одном выходе систе° мы управления, «О - на другом выходе) (фиг. 2а, момент to), узлы выделения концов импульсов 11 и 12 не вырабатывают обнуляющие импульсы и счетчик продолжает считать импульсы опорного генератора 15.

5 При записи в счетчик кода, соответствующего N импульсам, на выходе узла выделения кода 16 появляется отрицательный импульс, который через элемент И 17 поступает на R-вход триггера 7. Триггер опрокидывается и появившийся на его выходе сигнал логического «О запирает логические элементы И 9 и 10. Напряжение на их выходах становится равным нулю и транзисторы 4 и 5 запираются. Таким образом, транзисторы усилителя мощности защищены от всех сбоев узла управления, после которых длительность управляющих импульсов становится больще наперед заданной. Введение в преобразователь дополнительного опорного генератора, счетчика импульсов, узлов выделения концов импульсов и сумматора выгодно отличает его от известных устройств, так как в нем кроме защиты от перегрузок в нагрузочной цепи осуществлена защита транзисторов усилителя мощности от различных сбоев системы управления, в результате которых длительность управляющих сигналов становится больще допустимой.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения, содержащий узел управления, парафазные выходы которого подключены к первым входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с базами силовых транзисторов усилителя мощности с трансформаторным выходом и датчиком тока перегрузки, при этом вторые входы логических элементов И объединены и подключены к выходу R-S-триггера, S - вход которого подключен к выходу узла включения, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности функционирования, введены опорный генератор, счетчик импульсов, узел выделения кода, два узла выделения концов импульсов, сумматор и третий логический элемент И, выход которого подключен к R-входу RS-триггера, один

0 из входов - к датчику тока перегрузки, а другой - к выходу узла выделения кода, входы которого соединены с выходами счетчика, счетным входом подключенного к выходу опорного генератора, а установочным - к выходу сумматора, причем входы последнего через узлы выделения концов импульсов подключены к выходам узла управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

сб. «Применение полупроводниковых приборов в прбобразовательной технике. Вып. 1 Чебоксары, ЧГУ, 1976, с. 86-93.