Транзисторный конвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

(Sk ТРАНЗИСТОРНЫЙ КОНВЕРТОР

1 Изобретение относится к прео разовательной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вторичного электропитания. Известны устройства, содержащие задающий генератор, генератор пилообразного напряжения, компаратор и счетный триггер, выходы которых через селекторы связаны с силовыми транзисторами конвертора 11, и 13. Недостатками известных устройств являются сложность и отсутствие возможности использования мостовой схемы преобразователя, так как входы силовых транзисторов должны быть гал ванически развязаны. Наиболее близким к предлагаемому является транзисторный конвертор, содержащий задающий генератор, через компаратор соединенный с одним из входов селектора и связанный также с делителем частоты и другим входом селектора, выход которого связан с усилителем мощности, выходом подключенного к выходным выводам и цепи обратной связи, связанной с компаратором .k. Недостатками устройства являются сложность и наличие сквозных токов через силовые транзисторы в режиме, при котором коэффициент заполнения импульсов управления равен единице (при запуске и скачкообразном увеличении тока нагрузки)-, что приводит к снижению КПД и надежности устройства и недопустимо для высоковольтных (по входу) инверторов. Цель изобретения - упрощение, повышение КПД и надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в транзисторном конверторе задающий генератор выполнен по схеме несимметричного релаксатора, времязадающий конде,нсатор которого соединен со входом компаратор, а второй вход селектора подключен выходу задающего генератора и входу де1ителя частоты, 395 причем выходы селектора и делителя частоты соединены с входами введенно го формирователя управляющего напряжения, выходом подключенного к усили телю мощности. Кроме того, с целью расширения функциональных возможностей формирователь управляющего напряжения выполнен по схеме, в которой выходы де лителя частоты подключены к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с одними входами промежуточного усилителя, причем выходы делителя частоты соединены также с первыми входами двух логических элементов И-НЕ, вторые входы конторых соединены с выходо селектора, а выходы подключены к вхо дам RS-триггера, выходы которого через другой трансформатор связаны с другими входами промежуточного усили теля. На фиг. 1.представлена принципиальная схема транзисторного конвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы; на фиг. 3 схема с расширенными функциональными возможностями; на фиг, k - графики, поясняющие работу схемы. Конвертор состоит из задающего ге нератора 1, включающего в себя дифференциальный УГМ 2, резистивный делитель 3 положительной обратной связи, резисторы и 5, диод 6 и конденсатор 7, образующие отрицательную обратную связь задающего генератора. Конденсатор 7 соединен со входом компаратора 8, другой вход которого связан с усилителем 9 рассогласования, а выход - через селектор 10 с транзистором 11 промежуточного усилителя, входы транзисторов 12 и 13 которого соединены с выходами делителя I частоты. Кроме того, вторичные обмотки трансформатора 15 соединены с силовыми транзисторами усилителя 16 мощности, к которому через выпрямитель с фильтром 17 подключена нагрузка 18.

Схема работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на выходе УПТ устанавливается положительный уровень выходного напряжения (фиг. 2, и, точка а), и конденсатор 7 начинает заряжаться через резисторы , 5 и диод 6.

Когда напряжение на конденсаторе достигает уровня напряжения на неинвертируодем входе УПТ 2, последний

Предположим, состояние делителя И частоты таково,, что на указанном интервале времени открыт транзистор 12 промежуточного усилителя. Транзистор 11 на интервале б ...6 также открыт (положительный импульс на выходе компаратора UQ), следовательно, первичная полуобмотка трансформатора 15 подключена к питающему напряжению и на силовые транзисторы усилителя 16 мощности поступает управляющее напряжение. В точке В выходное напряжение компаратора запирает транзистор 11 и трансформатор 15 отключается от питающего напряжения. Выброс обратного напряжения на обмотках трансформатора 15 отсутствует (U, пунктир),

поскольку ЭДС самоиндукции замыкается на открытый транзистор 12 и диод, шунтирующий транзистор 13, что дает возможность использовать один трансформатор (усилитель) для управления

силовыми транзисторами регулируемого усилителя мощности. На интервале В...и транзистор 11 закрыт и на обмотках трансформатора 15 надежно обе опрокидывается, напряжение на его выходе становится близким к нулю и конденсатор 7 разряжается через резистор k. Ввиду наличия нелинейной обратной связи (резисторы Ц, 5, диод 6) форма напряжений на конденсаторе (и) и на выходе УПТ (U) несимметрична по времени-(фиг. 2). Напряжение с конденсатора 7 поступает непосредственно на компаратор 8, что позволяет обойтись без специального генератора пилообразного напряжения и использовать в качестве ГПН времязадающий элемент генератора 1. На другой вход компаратора 8 поступает выходное напряженке усили теля 9 рассогласования, а на выходе компаратора образуются модулированные по ширине импульсы управления, поступающие через селектор 10 на транзистор 11 промежуточного усилителя, -другие транзисторы 12 и 13 которого подключены к выходам делителя 1 частоты, в качестве которого используется сметный триггер. Делитель 1 изменяет напряжения на выходах в точках б ,t т. е. триггер срабатывает от заднего фронта положительного импульса выходного напряжения задающего генератора U . Рассмотрим один полупериод работы схемы (точки б ...г). , ,- 5 , 95 спечивается нулевой уровень напряжения . Поскольку в переходных режимах (запуск, скачкообразные увеличения тока нагрузки) коэффициент заполнения выходных импульсов компаратора равен единице, то имеют место сквозные токи через силовые транзисторы усилителя 16 мощности. Для исключения сквозных токов переходных рея имов между компаратором 8 и транзистором 11 введен селектор 10-, другой вход которого подключен к выходу задающего генератора. На интервалах а... S , 1 ... Э независимо от состоя ния компаратора транзистор 11.запирается выходным напряжением задающего генератора, чем обеспечивается .гарантированная пауза в управляющем напряжении. Селектор может быть выполнен на транзисторе, вход которого связан с задающим генератором, а выход шунтирует базо - эмиттерный пере ;Ход транзистора 11. Выходное напряжение трансформатора 15 с максимальным коэффициентом заполнения показана на фиг. 2 (Uxfg). На схеме с расширенными функциональными возможностями (фиг. 3) к выходам делителя k частоты подключе на первичная обмотка трансформатора 19 .вторичная обмотка подключается ко входу промежуточного усилителя 20 На логических элементах 21 и 22 собран RS-триггер, входы которого соединены с выходами двух логических элементов И-НЕ 23 и 2k. В момент равенства напряжений U-j и напряжения Ug с выхода усилителя компаратор переключается, при этом на выходе селектора 10 высокий потенциал, тригге переключается в состояние, определяемое выходными напряжениями делителя частоты. На вторичной обмотке трансформатора формируется прямоугольное напряжение, сдвинутое от/юсительно напряжения с делителя частоты на вре мя, определяемое моментом срабатывания компаратора. После срабатывания компаратора выключаются ранее включенные транзисторы усилителя 16 мощности. При пуске, когда напряжение на выходе 9 всегда больше уровня напряжения U-, переключение триггеров 21 и 22 осуществляется напряжением и , тем самым исключаются сквоз ные токи в усилителе 16 мощности. В другом крайнем режиме работы компаратора,, когда напряжение на выходе 9 всегда меньше напряжения U., на выходе компаратора 8 низкое напряжение, на выходе селектора 10 всегда высокий потенциал и напряжение всегда противофазно напряжению U, , т. е. транзисторы усилителя 16 мощности всегда заперты. Основное преимущество данной схемы формирователя управляющего напряжения состоит в том, что она может быть использована с различными промежуточными усилителями. Предлагаемое устройство проще известных. В нем повышены КПД и надежность, благодаря применению одного селектора, управляемого от несимметричного задающего генератора, который обеспечивает гарантированную паузу в управляющем напряжении. Формула изобретения 1.Транзисторный конвертор, содержащий задающий генератор, через компаратор соединенный с одним из входов селектора и связанный также с делителем частоты и другим входом селектора, выход которого связан с усилителем мощности, выходом подключенного к выходным выводам и цепи обратной связи, связанной с компаратором, отличающийся тем, что, с целью упрощения его и повышения надежности, задающий генератор выполнен по схеме несимметричного релаксатора, времязадающий конденсатор которого соединен со входом компаратора, а второй вход селектора подключен к выходу задающего генератора и входу делителя частоты, причем выходы селектора и делителя частоты соединены с входами введенного формирователя управляющего напряжения, выходом подключенного к усилителю мощности, 2.Конвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, формирователь управляющего напряжения выполнен по схеме, в которой выходы делителя частоты подключены к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с одними входами промежуточного усилителя, кроме того, выходы делителя частоты соединены также с первыми входами двух логических элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены с выходом селектора, а выходы подключены к входам RS-триггера, вы)оды которо го через другой трансформатор связаны

7 :,957379 8

с другими входами промежуточного уси-2. Сборник ЭТВА. М., Советское

лителн.радио, 1978, №10, с. 9б.

Источники информации,3. Авторскоесвидетельство СССР

принятые во внимание при экспертизе№ , кл. Н02 Р 13/16, 1977.

1, Авторское свидетельство СССР5 k. Авторскоесвидетельство СССР

№ , кл. Н 02 М 3/335, 1976.W 586530, кл. Н02 М 3/2, 1976.

v

1/, l/f

fe/