RU2033681C1 - Regulating d c voltage changer - Google Patents
Regulating d c voltage changer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2033681C1 RU2033681C1 SU5034460A RU2033681C1 RU 2033681 C1 RU2033681 C1 RU 2033681C1 SU 5034460 A SU5034460 A SU 5034460A RU 2033681 C1 RU2033681 C1 RU 2033681C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- voltage
- transistor
- input
- terminals
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронике и может быть использовано для питания высоковольтным стабилизированным напряжением электронной и электрофизической аппаратуры, входящей в состав аппаратурных комплексов для научных исследований, содержащих электронные устройства, чувствительные к импульсным помехам. The invention relates to electronics and can be used to power high-voltage stabilized voltage of electronic and electrophysical equipment, which is part of hardware complexes for scientific research, containing electronic devices sensitive to impulse noise.
Известны стабилизирующие преобразователи постоянного напряжения, построенные по автокомпенсационной схеме на основе высокочастотного преобразователя регулируемого постоянного тока в напряжение и содержащие выходные выводы, которые через регулирующий элемент, выполненный на регулирующем транзисторе с резистором в цепи его эмиттера, усилитель мощности с трансформаторным выходом и независимым возбуждением, выполненный по схеме по средней точкой, причем коллектор регулирующего транзистора подключен к объединенным эмиттерам транзисторов усилителя мощности, выпрямитель и фильтр соединены с выходными выводами, подключенными через узел обратной связи к управляющему входу регулирующего элемента. Управляющие входы усилителя мощности подсоединены к противофазным выходным выводам задающего генератора. Known stabilizing DC-DC converters, constructed according to an auto-compensation scheme based on a high-frequency converter of adjustable direct current to voltage and containing output terminals, which are made through a regulating element made on a regulating transistor with a resistor in the circuit of its emitter, a power amplifier with transformer output and independent excitation, made according to the scheme according to the midpoint, and the collector of the regulating transistor is connected to the combined emitters transis of power amplifier amplifiers, a rectifier and a filter are connected to output terminals connected through a feedback unit to the control input of the control element. The control inputs of the power amplifier are connected to the antiphase output terminals of the master oscillator.
Стабилизация выходного напряжения осуществляется посредством регулирования постоянного тока питания усилителя мощности, переключаемого с частотой задающего генератора. The output voltage is stabilized by regulating the direct current of the power amplifier, switched with the frequency of the master oscillator.
Недостатком преобразователя является низкая надежность, обусловленная отсутствием защиты от короткого замыкания, перегрузки по току и чрезмерного повышения выходного напряжения. The disadvantage of the converter is its low reliability, due to the lack of protection against short circuit, overcurrent and excessive increase in output voltage.
Наиболее близким к предложенному является стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, содержащий включенные последовательно между входными выводами регулирующий элемент на регулирующем транзисторе и резисторе в цепи его эмиттера, подсоединенном к первому из названных выводов, и двухтактный усилитель мощности с независимым возбуждением, выполненный по схеме со средней точкой. Кроме того, между указанными выводами включены соединенные последовательно резистор и диод, общая точка которых подключена к одному выводу управляющего входа регулирующего элемента, другой вывод которого соединен с базой регулирующего транзистора, а диод, включенный в прямом направлении по отношению к полярности напряжения входного питания, соединен с первым входным выводом, управляющие выводы транзисторов усилителя мощности подключены к противофазным выводам задающего генератора, общий вывод которого связан с объединенными их эмиттерами, выпрямительно-фильтрующий узел, включенный между трансформаторным выводом усилителя мощности и выходными выводами стабилизирующего преобразователя, соединенными с входом операционного усилителя устройства обратной связи, выходной каскад которого, выполненный по схеме эмиттерного повторителя, связан своими выходными выводами, один из которых объединен с соответствующим выходным выводом преобразователя общей шиной, с соответствующими выводами управляющего входа регулирующего элемента, а к выводам питания подключено разнополярное относительно общей шины напряжение. Closest to the proposed one is a stabilizing DC-DC converter, containing a regulating element connected in series between the input terminals on the control transistor and a resistor in the circuit of its emitter connected to the first of these terminals and a push-pull power amplifier with independent excitation, made according to the mid-point circuit. In addition, between the indicated terminals, a resistor and a diode are connected in series, the common point of which is connected to one terminal of the control input of the regulating element, the other terminal of which is connected to the base of the regulating transistor, and the diode connected in the forward direction with respect to the polarity of the input power voltage is connected with the first input terminal, the control terminals of the power amplifier transistors are connected to the antiphase terminals of the master oscillator, the common terminal of which is connected with their combined emit the filter rectifier connected between the transformer output of the power amplifier and the output terminals of the stabilizing converter connected to the input of the operational amplifier of the feedback device, the output stage of which, made according to the emitter follower circuit, is connected to its output terminals, one of which is combined with the corresponding output the output of the converter by a common bus, with the corresponding terminals of the control input of the regulating element, and a different connection is connected to the power terminals lar relatively common bus voltage.
В таком преобразователе обеспечена защита от перегрузки по току и короткого замыкания последовательной цепью из диода и резистора, включенной между входными выводами посредством ограничения, вплоть до отключения тока базы регулирующего транзистора при возникновении аварийной ситуации. В случае прекращения аварийной ситуации автоматически происходит мгновенное восстановление установленной величины выходного напряжения. Если аварийная ситуация возникает циклически, то на выходе имеет место циклическое скачкобразное изменение напряжения, что недопустимо в случае, например, питания детекторов излучения высоковольтным напряжением, так как при этом существенно сокращается их временной ресурс, снижается электробезопасность конструкции и надежность, так как возрастает вероятность пробоя входных цепей предусилителя, связанного с детектором измерительного канала, т.е. в высоковольтных стабилизирующих преобразователях защита при любой причине аварийной ситуации (короткое замыкание, перегрузка по току, значительное превышение выходным напряжением номинального значения) должна осуществляться посредством сброса до нуля выходного напряжения без автоматического восстановления после прекращения аварийной ситуации (типа "защелка") и необходимости повторного включения стабилизирующего преобразователя. Such a converter provides protection against current overload and short circuit by a series circuit of a diode and a resistor connected between the input terminals by limiting it, up to switching off the base current of the regulating transistor in case of an emergency. In the event of an emergency, an instantaneous restoration of the set value of the output voltage occurs automatically. If an emergency occurs cyclically, then the output experiences a cyclic abrupt change in voltage, which is unacceptable in the case of, for example, powering radiation detectors with high-voltage voltage, since their time resource is significantly reduced, the electrical safety of the structure and reliability are reduced, as the probability of breakdown increases input circuits of the preamplifier associated with the detector of the measuring channel, i.e. in high-voltage stabilizing converters, protection for any cause of an emergency (short circuit, overcurrent, significant excess of the output voltage by the rated value) should be carried out by resetting the output voltage to zero without automatically restoring after the emergency (latch type) has ended and the need for restarting stabilizing converter.
Эта цель достигается тем, что в стабилизирующем преобразователе постоянного напряжения, выполненном по компенсационной схеме и содержащем двухтактный усилитель мощности с независимым возбуждением и трансформаторным выходом, построенный по схеме по средней точкой, и транзисторный регулирующий элемент, включенный последовательно между входными выводами, а также выпрямительно-фильтрующий узел, выходной делитель и устройство обратной связи, связанное своими выходными выводами, один из которых объединен с одним из двух выходных выводов стабилизирующего преобразователя общей шиной с соответствующими входными выводами регулирующего элемента, и состоящее из операционного усилителя, выходного эмиттерного повторителя и узла защиты, включающего в себя входную цепь из соединенных последовательно диода, резистора и конденсатора, параллельно которому подключены другой резистор и цепь затвор-исток входного полевого транзистора, и цепь индикации, к выводам питания устройства обратной связи подключено разнополярное относительно общей шины напряжение, при этом с базами транзисторов усилителя мощности соединены выводы для подключения противофазных выходных выводов задающего генератора, а с объединенными их эмиттерами связан вывод для подключения общей выходной точки указанного генератора. This goal is achieved by the fact that in the stabilizing DC-DC converter, made according to the compensation circuit and containing a push-pull power amplifier with independent excitation and transformer output, constructed according to the circuit according to the midpoint, and a transistor control element connected in series between the input terminals, as well as the rectifier filter unit, output divider and feedback device connected by its output terminals, one of which is combined with one of the two output terminals a stabilizing converter with a common bus with corresponding input terminals of the regulating element, and consisting of an operational amplifier, an output emitter follower, and a protection unit that includes an input circuit from a diode, a resistor, and a capacitor connected in series, and another resistor and a gate-source input field circuit connected in parallel a transistor, and an indication circuit, the voltage bipolar relative to the common bus is connected to the power terminals of the feedback device, while with the bases of the trans The sources of the power amplifier are connected to the terminals for connecting the antiphase output terminals of the master oscillator, and the output for connecting the common output point of the specified generator is connected to their combined emitters.
Между первым входным выводом стабилизирующего преобразователя и первым входным выводом регулирующего элемента включен резистор, а между указанным выводом регулирующего элемента и вторым входным выводом преобразователя диод, смещенный в прямом направлении по отношению к полярности напряжения входного питания, причем второй входной вывод управляющего входа регулирующего элемента соединен с базой его транзистора, вывод диода входной цепи узла защиты подключен к выходу операционного усилителя, другой его вывод, объединенный с резистором указанной цепи, соединен со стоком исполнительного полевого транзистора узла защиты, поток которого подключен к базе транзистора выходного эмиттерного повторителя устройства обратной связи, диод включен при этом в прямом направлении по отношению к полярности напряжения, отпирающего транзистор выходного повторителя, общая точка конденсатора входной цепи узла защиты и потока его входного полевого транзистора подсоединена к выводу питания устройства обратной связи для подключения напряжения, полярность которого противоположна полярности напряжения отпирающего транзистор выходного повторителя. A resistor is connected between the first input terminal of the stabilizing converter and the first input terminal of the regulating element, and between the indicated terminal of the regulating element and the second input terminal of the converter, a diode is shifted in the forward direction with respect to the polarity of the input power voltage, and the second input terminal of the control input of the regulatory element is connected to the base of its transistor, the output diode of the input circuit of the protection node is connected to the output of the operational amplifier, its other output combined with a resistor ohm of the specified circuit, connected to the drain of the Executive field-effect transistor of the protection unit, the flow of which is connected to the base of the transistor of the output emitter follower of the feedback device, the diode is turned on in this case in the forward direction with respect to the polarity of the voltage that unlocks the transistor of the output repeater, the common point of the capacitor of the input circuit protection and flow of its input field-effect transistor is connected to the power output of the feedback device for connecting a voltage whose polarity is opposite to the field unlocking polarity voltage follower output transistor.
Между затвором исполнительного транзистора узла защиты и выходом операционного усилителя включены соединенные последовательно первый и второй дополнительные резисторы, общая точка которых подключена к стоку входного транзистора узла защиты, а цепь его индикации, состоящая из соединенных последовательно цепи сток-исток указанного входного полевого транзистора, дополнительного диода третьего дополнительного резистора и светодиода, включена между указанным выводом питания устройства обратной связи и общей шиной, при этом названные диод и светодиод включены в прямом направлении по отношению к полярности напряжения питания устройства обратной связи, подключенного к выводу, соединенному с истоком входного полевого транзистора узла защиты, кроме того, исполнительный полевой транзистор узла защиты с управляющим p-n-переходом, включенным последовательно и согласно с переходом база-эмиттер транзистора выходного повторителя устройства обратной связи, объединенные эмиттеры транзисторов усилителя мощности связаны либо непосредственно с выводом для подключения общей выходной точки задающего генератора, соответствующие выводы питания которого подключены к указанной общей точке и средней точке выходного трансформатора усилителя мощности, а выходные выводы устройства обратной связи соединены непосредственно с соответствующими входными выводами регулирующего элемента, либо связаны с общей выходной точкой задающего генератора через источник постоянного напряжения, включенный встречно по отношению к полярности напряжения входного питания, при этом выводы питания задающего генератора подключены к соответствующим выходным выводам устройства обратной связи, а соответствующие входные выводы регулирующего элемента соединены с выводами дополнительного выхода задающего генератора. Between the gate of the executive transistor of the protection unit and the output of the operational amplifier, the first and second additional resistors are connected in series, the common point of which is connected to the drain of the input transistor of the protection unit, and its indication circuit, consisting of the drain-source circuit of the specified input field-effect transistor, an additional diode, connected in series a third additional resistor and LED, is connected between the specified power output of the feedback device and the common bus, while the iodine and LED are turned on in the forward direction with respect to the polarity of the supply voltage of the feedback device connected to the terminal connected to the source of the input field-effect transistor of the protection unit, in addition, the executive field-effect transistor of the protection unit with a control pn junction connected in series and in accordance with the junction feedback emitter transistor base-emitter base transistor, combined emitters of power amplifier transistors are connected either directly to the output for connecting the common output one point of the master oscillator, the corresponding power leads of which are connected to the specified common point and the midpoint of the output transformer of the power amplifier, and the output terminals of the feedback device are connected directly to the corresponding input terminals of the control element, or connected to a common output point of the master oscillator through a constant voltage source, turned on in relation to the polarity of the input power voltage, while the power leads of the master oscillator are connected to corresponding output terminals of the feedback device, and the corresponding input terminals of the regulatory element are connected to the terminals of the additional output of the master oscillator.
Кроме того, между базой транзистора выходного повторителя устройства обратной связи и общей шиной включен четвертый, а параллельно его переходу база-эмиттер пятый дополнительный резистор, при этом база транзистора регулирующего элемента соединена с вторым входным выводом через шестой дополнительный резистор, а тип канала входного и исполнительного транзисторов узла защиты совпадает с типом базы транзистора выходного повторителя устройства обратной связи. In addition, a fourth is connected between the base of the output repeater transistor of the feedback device and the common bus, and the fifth-additional resistor is connected to its base-emitter base, while the base of the transistor of the control element is connected to the second input terminal through the sixth additional resistor, and the channel type is input and executive transistors of the protection node is the same as the base type of the transistor of the output repeater of the feedback device.
Включение входной цепи узла защиты между выходом операционного усилителя и выводом питания устройства обратной связи для подключения напряжения, полярность которого противоположна полярности напряжения, отпирающего транзистор выходного повторителя, и подключение к указанному выводу питания общей точки конденсатора входной цепи узла защиты и истока его входного транзистора, а также соединение стока указанного входного транзистора с общей точкой первого и второго дополнительных резисторов, включенных между затвором исполнительного полевого транзистора с управляющим p-n-переходом и выходом операционного усилителя и подключение стока исполнительного транзистора к соответствующему выводу диода входной цепи узла защиты обеспечивает в процессе эксплуатации предложенного преобразователя изменение полярности напряжения на затворе исполнительного полевого транзистора узла защиты относительно его истока, соединенного с базой транзистора выходного каскада устройства обратной связи с отпирающей указанный транзистор при нормальной работе стабилизирующего преобразователя, когда входной полевой транзистор узла защиты заперт, на запирающую в случае возникновения аварийной ситуации (перегрузка по току, короткое замыкание, перенапряжение на выходе), при которой отрицательное напряжение на выходе операционного усилителя увеличивается настолько, что входной полевой транзистор узла защиты отпирается, а исполнительный полевой транзистор запирается, выключая тем самым транзистор выходного эмиттерного повторителя устройства обратной связи, транзистор регулирующего инструмента и усилитель мощности. The inclusion of the input circuit of the protection node between the output of the operational amplifier and the power output of the feedback device for connecting a voltage whose polarity is opposite to the polarity of the voltage that unlocks the output repeater transistor, and connecting the input circuit of the protection node and the source of its input transistor to the specified output of the capacitor common point, and also the connection of the drain of the specified input transistor with a common point of the first and second additional resistors connected between the Executive gate field transistor with a control pn junction and the output of the operational amplifier and connecting the drain of the Executive transistor to the corresponding output diode of the input circuit of the protection node provides during operation of the proposed converter, the polarity of the voltage across the gate of the Executive field effect transistor of the protection node changes relative to its source, connected to the base of the output stage transistor feedback devices with an unlocking specified transistor during normal operation of the stabilizing transform when the input field-effect transistor of the protection unit is locked, to lock it in the event of an emergency (current overload, short circuit, output overvoltage), at which the negative voltage at the output of the operational amplifier increases so that the input field-effect transistor of the protection unit unlocks, and the executive field effect transistor is locked, thereby turning off the output emitter follower transistor of the feedback device, the transistor of the control tool, and the power amplifier.
Выходное напряжение стабилизирующего преобразователя сбрасывается до нуля, а отрицательное выходное напряжение на выходе операционного усилителя поддерживается максимальным, чем достигается устойчивость выключенного состояния преобразователя и исключается автоматический возврат в рабочее состояние. Тем самым повышается надежность стабилизирующего преобразователя и обеспечивается электробезопасность в случае высоковольтного выходного напряжения. Одновременно через открытый входной полевой транзистор, дополнительные диод и третий резистор обеспечиваются включение светодиода и индикация аварийной ситуации. The output voltage of the stabilizing converter is reset to zero, and the negative output voltage at the output of the operational amplifier is kept at maximum, which ensures the stability of the off state of the converter and prevents automatic return to working condition. This increases the reliability of the stabilizing converter and ensures electrical safety in the case of high voltage output voltage. At the same time, through the open input field-effect transistor, additional diode and third resistor, the LED is turned on and an emergency indication is provided.
Из рассмотренного выше очевидно расширение функциональных возможностей при одновременном упрощении узла защиты, так как независимо от причины возникновения аварийной ситуации в стабилизирующем преобразователе (перегрузка по току, короткое замыкание или существенное превышение выходным напряжением максимального значения) его защита обеспечивается одними и теми же элементами и цепями узла защиты без применения дополнительных средств, например датчика тока или закорачивающего тиристора. Входной полевой транзистор узла защиты является одновременно элементом его цепи индикации, что упрощает узел защиты и стабилизирующий преобразователь в целом. From the above, it is obvious the expansion of functionality while simplifying the protection unit, since regardless of the cause of an emergency in the stabilizing converter (overcurrent, short circuit or a significant excess of the maximum value by the output voltage), it is protected by the same elements and circuits of the unit protection without the use of additional means, such as a current sensor or a short-circuit thyristor. The input field-effect transistor of the protection unit is at the same time an element of its indication circuit, which simplifies the protection unit and the stabilizing converter as a whole.
Повышение надежности обеспечивается включением четвертого дополнительного резистора между базой транзистора выходного эмиттерного повторителя устройства обратной связи и общей шиной, что предотвращает выход из строя указанного транзистора при аварийной ситуации, когда исполнительный полевой транзистор узла защиты выключен. The increase in reliability is ensured by the inclusion of a fourth additional resistor between the base of the transistor of the output emitter follower of the feedback device and the common bus, which prevents the failure of the specified transistor in an emergency when the executive field effect transistor of the protection unit is turned off.
Включение пятого дополнительного резистора параллельно переходу база-эмиттер транзистора выходного повторителя устройства обратной связи и шестого дополнительного резистора между базой транзистора регулирующего элемента и вторым входным выводом необходимо так или иначе, например, при случайном сбросе входного напряжения в процессе настройки, транзистор выходного повторителя устройства обратной связи оказывается в режиме "оборванного" эмиттера, а в случае, например, короткого замыкания на выходе стабилизирующего преобразователя запирается диод, включенный между вторым входным выводом и первым входным выводом регулирующего элемента, при этом транзистор регулирующего элемента оказывается в режиме "оборванной" базы независимо от того, соединены ли выходные выводы устройства обратной связи с соответствующими входными выводами регулирующего элемента непосредственно или указанные выводы устройства обратной связи соединены с выводами питания задающего генератора, а входные выводы регулирующего элемента подключены при этом к выводам дополнительного выхода задающего генератора. The inclusion of the fifth additional resistor in parallel with the base-emitter junction of the output repeater of the feedback device and the sixth additional resistor between the base of the transistor of the control element and the second input terminal is necessary one way or another, for example, if the input voltage is accidentally reset during the setup process, the output repeater transistor of the feedback device turns out to be in a “dangling” emitter mode, and in the case of, for example, a short circuit at the output of a stabilizing converter a diode connected between the second input terminal and the first input terminal of the regulating element is driven, while the transistor of the regulatory element is in the “dangling” base mode, regardless of whether the output terminals of the feedback device are connected directly to the corresponding input terminals of the regulatory element or the indicated outputs of the feedback device communications are connected to the power terminals of the master oscillator, and the input terminals of the regulatory element are connected to the outputs of the additional output of the generator.
На фиг. 1 представлена схема предложенного стабилизирующего преобразователя с отрицательным выходным напряжением устройства обратной связи; на фиг. 2 и 3 показано возможное подключение выводов питания задающего генератора и входных выводов регулирующего элемента. In FIG. 1 is a diagram of the proposed stabilizing converter with a negative output voltage of the feedback device; in FIG. 2 and 3 show the possible connection of the power terminals of the master oscillator and the input terminals of the control element.
Стабилизирующий преобразователь (см. фиг. 1) содержит включенные последовательно между входными выводами 1 и 2 двухтактный усилитель 3 мощности с независимым возбуждением, выполненный по схеме со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора, соединенной с входным выводом 1, и регулирующий элемент 4 на транзисторе 5 и резисторах 6 и 7 в цепи его эмиттера и базы соответственно, подсоединенных к входному выводу 2, образующий с усилителем 3 мощности преобразователь 8 регулируемого однополярного тока в напряжение, выпрямительно-фильтрующий узел 9, выходной делитель 10 и устройство 11 обратной связи, связанное своими выходными выводами 12 и 13, первый из которых объединен с одним из двух выходных выводов 14 и 15 стабилизирующего преобразователя общей шиной с соответствующими входными выводами 16 и 17 регулирующего элемента 4 и состоящее из усилителя 18, выходного эмиттерного повторителя на транзисторе 19 и резисторах 20 и 21 и узла защиты 22, включавшего в себя входную цепь из соединенных последовательно диода 23, резистора 24 и конденсатора 25, параллельно которому подключены резистор 26 и цепь затвор-поток входного полевого транзистора 27, соединенную выводом диода 23 с выходом усилителя 18, а общей точкой резистора 26 и истока транзистора 27 с первым из выводов питания 28 и 29 устройства 11 обратной связи для подключения положительного относительно общей шины напряжения, исполнительный полевой транзистор 30 с управляющим p-n-переходом, включенным последовательно и согласно с переходом база-эмиттер транзистора 19 выходного повторителя устройства 11, соединен стоком с общей точкой диода 23 и резистора 24, истоком с базой транзистора 19, а между его затвором и выходом усилителя 18 включены соединенные последовательно резисторы 31 и 32, общая точка которых соединена со стоком транзистора 27, и цепь индикации, содержащая включенные последовательно между выводом 28 питания устройства 11 обратной связи и общей шиной цепь сток-исток входного транзистора 27, диод 33, резистор 34 и светодиод 35. The stabilizing converter (see Fig. 1) contains a push-
Тип канала транзисторов 27 и 30 узла 22 защиты и тип базы транзистора 19 выходного повторителя устройства 11 обратной связи совпадают. Второй входной вывод 17 регулирующего элемента 4 соединен с базой транзистора 5. Между входным выводом 2 преобразователя и входным выводом 16 регулирующего элемента 4 включен диод 36, смещенный в прямом направлении напряжением входного питания Uвх через резистор 37, включенный между указанным выводом 16 элемента 4 и входным выводом 1 стабилизирующего преобразователя. С базами транзисторов усилителя 3 мощности соединены выводы 38 и 39 для подключения противофазных выходных выводов, а с объединенными их эмиттерами связан вывод 40 для подключения общей выходной точки задающего генератора ЗГ.The channel type of the
ЗГ 41 (см. фиг. 2) соединен соответствующими выводами своего питания со своей общей выходной точкой и средней точкой трансформатора усилителя 3 мощности, вывод 40, к которому подключена указанная общая выходная точка генератора 41, соединен с объединенными эмиттерами транзисторов усилителя 3 мощности непосредственно, а выходные выводы 12 и 13 устройства 11 обратной связи соединены непосредственно с входными выводами РЭ 4-16 и 17 соответственно. ZG 41 (see Fig. 2) is connected by the corresponding terminals of its power supply to its common output point and the midpoint of the transformer of the
На фиг. 3 генератор 41 соединен соответствующими выводами своего питания с выходными выводами 12 и 13 устpойства 11, вывод 40 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов усилителя 3 мощности через источник постоянного напряжения, включенный встречно по отношению к полярности напряжения входного питания Uвх и выполненный на диоде 42, смещенном через резистор в прямом направлении напряжением входного питания, а входные выводы 16 и 17 регулирующего элемента 4 соединены с выводами дополнительного выхода задающего генератора (см. фиг. 3).In FIG. 3,
Рассмотрим работу изобретения. Consider the work of the invention.
Процесс стабилизации выходного напряжения предложенного стабилизирующего преобразователя, основанный на автоматическом регулировании выходного тока регулирующего элемента 4, преобразуемого усилителем 3 мощности с частотой задающего генератора 41, выходное противофазное напряжение которого поступает на базы соответствующих транзисторов усилителя 3 мощности через выводы 38 и 39, в переменное напряжение на первичных полуобмотках трансформатора с последующим выпрямлением и фильтрацией узлом 9, по отклонению выходного напряжения Uвых относительно уставки от источника опорного напряжения Uопизвестен.The process of stabilizing the output voltage of the proposed stabilizing converter, based on the automatic regulation of the output current of the regulating
Делитель 10 обратной связи, включенный между выходом источника опорного напряжения Uоп и выходным выводом 15 обеспечивает сравнение выходного стабилизируемого напряжения с напряжением уставки и подачу результата сравнения на вход операционного усилителя 18 устройства обратной связи 11. Сущность процесса стабилизации выходного напряжения стабилизирующего преобразователя сохраняется независимо от того, подается ли постоянное выходное напряжение устройства 11 обратной связи на вход регулирующего элемента 4, образующего совместно с усилителем 3 мощности преобразователь 8 регулируемого однополярного тока в напряжение путем непосредственного соединения выходных выводов 12 и 13 устройства 11 с входными выводами 16 и 17 элемента 4 соответственно (см. на фиг. 2), а выводы питания задающего генератора при этом подключены соответственно к средней точке трансформатора Тр усилителя 3 мощности и объединенным выводом 40 общей выходной точке генератора 41 и эмиттерам транзисторов указанного усилителя 3 мощности либо вследствие соединения выходных выводов 12 и 13 устройства 11 обратной связи с соответствующими выводами питания задающего генератора 41 постоянное выходное напряжение устройства 11 преобразуется задающим генератором в однополярные полуволны синусоидального напряжения, снимаемые с его дополнительного выхода, соответствующие выводы которого подключены к входным выводам 16 и 17 регулирующего элемента 4 (см. фиг. 3), при этом вывод 40 общей выходной точки задающего генератора 41 соединен с эмиттерами транзисторов усилителя 3 мощности через источник постоянного напряжения, включенный встречно по отношению к полярности напряжения входного питания Uвх и выполненный на диоде 42, смещенном указанным напряжением Uвх в прямом направлении.A
Если напряжение на выходных выводах 14 и 15 стабилизирующего преобразователя и ток его нагрузки не превышают максимально допустимых значений, т.е. в случае нормальной его работы величина выходного напряжения операционного усилителя 18 обеспечивает при выбранных соответствующим образом величинах сопротивлений резисторов 24 и 26 напряжение между затвором и потоком транзистора 27 узла защиты 22, не превышающее порогового значения для указанного транзистора, который заперт. Исполнительный транзистор 30 устройства защиты 22 при этом открыт и насыщен, так как его управляющий p-n-переход смещен выходным напряжением операционного усилителя 18 через последовательно соединенные резисторы 31 и 32 в прямом направлении. Этим же напряжением заперт диод 33, через элементы цепи индикации узла защиты 22 транзистор 27, диод 33, резистор 34 и светодиод 35 ток не проходит и индикация аварийной ситуации отсутствует. Через открытые диод 23 входной цепи узла защиты 22 и транзистор 30 выходное напряжение усилителя 18 подключено к резистору 21, затем оно уменьшается выходным повторителем устройства 11 обратной связи на транзисторе 19 и резисторе 20 и с выводов 12 и 13 устройства 11 поступает либо на входные выводы 16 и 17, соответственно формируя с помощью регулирующего транзистора 5 и токозадающего резистора 6 постоянный ток питания усилителя 3 мощности (см. фиг. 2) и далее выходное стабилизируемое постоянное напряжение, либо (см. фиг. 3) на выводы питания задающего генератора 41, формирующего напряжением своего дополнительного выхода с помощью транзистора 5 и резистора 6 однополярный синусоидальный ток питания усилителя 3 мощности. При нормальной работе стабилизирующего преобразователя диод 36 всегда смещен в прямом направлении напряжением Uвх через резистор 37, сопротивление которого выбирается из соотношения
R37= , (1) где Uвх min минимальное напряжение входного питания;
I- значение тока базы регулирующего транзистора 5, соответствующее максимальному выходному напряжению и максимальному току нагрузки стабилизирующего преобразователя.If the voltage at the
R 37 = , (1) where U in min is the minimum input voltage;
I - the value of the base current of the regulating
Конденсатор 25 входной цепи узла 22 защиты предотвращает ложное срабатывание защиты в момент включения стабилизирующего преобразователя на время установления выходного напряжения. The capacitor 25 of the input circuit of the
Рассмотрим ситуацию, характеризующуюся отклонением работы стабилизирующего преобразователя от нормальной, в частности превышением током нагрузки максимально допустимого значения, коротким замыканием выходных выводов 14 и 15 или существенным превышением величиной выходного напряжения по какой-либо причине максимального значения. В каждом из трех перечисленных случаев отклонения работы предложенного устройства от нормальной имеет место увеличение выходного напряжения операционного усилителя 18, в результате которого напряжение на резисторе 26 входной цепи узла защиты 22 превышает пороговое значение напряжения затвор-исток Uз-и пор для транзистора 27 и вызывает тем самым его отпирание. Сопротивление резистора 32 выбирается равным 100 кОм, поэтому после отпирания транзистора 27 напряжение на его стоке относительно общей шины устанавливается практически равным напряжению питания устройства 11 обратной связи на выводе 28. Это напряжение через резистор 31, сопротивление которого выбирается порядка 50 кОм, поступает на затвор исполнительного транзистора 30, выключая его, в результате чего сбрасываются до нуля напряжение на выходных выводах 12 и 13 устройства 11 обратной связи, выходной ток регулирующего элемента 4 и выходное стабилизируемое напряжение. Одновременно через цепь сток-исток открытого транзистора 27 под действием напряжения питания на выводе 28 устройства обратной связи 11, полярность которого противоположна полярности напряжения, отпирающего транзистор 19 выходного повторителя устройства 11 обратной связи, отпирается диод 33 и через резистор 34, светодиод 35, обеспечивающий индикацию аварийной ситуации в стабилизирующем преобразователе. Под действием напряжения Uоп на выходе операционного усилителя 18 устанавливается максимальное (в рассматриваемом устройстве по абсолютной величине) выходное напряжение, исключающее включение транзистора 30 узла 22 защиты и формирование выходного напряжения на выходах 14 и 16, так как подобный режим работы стабилизирующего преобразователя недопустим при высоковольтном выходном напряжении из-за нарушения электробезопасности конструкции и снижения надежности питаемой нагрузки, которая, например детекторы ионизирующего излучения, не допускает многократных циклических скачков высоковольтного питающего напряжения. В случаях перегрузки по току, близкой к короткому замыканию на выходных выводах 14 и 15 преобразователя, или существенного превышения выходным высоковольтным напряжением, например, вследствие ошибочной уставки, максимального значения задержка срабатывания защиты конденсатором 25 обуславливает скачкообразное увеличение выходного напряжения устройства 11 обратной связи на выводах 12 и 13 и пропорциональное увеличение тока базы транзистора 5 регулирующего элемента 4 сверх максимального значения I. Это вызывает подзапирание диода 36 и ограничение тем самым тока Iб5 и выходного тока регулирующего элемента с быстродействием диода 36 и транзистора 5, исключая выход из строя транзистора 5 и усилителя 3 мощности при коротком замыкании, или ограничивая аварийное возрастание выходного напряжения до момента выключения транзистора 5 регулирующего элемента 4 и обесточивания усилителя 3 мощности вследствие запирания исполнительного транзистора 30 узла 22 защиты. После срабатывания защиты в случае возникновения в стабилизирующем преобразователе аварийной ситуации необходимо выключить его питание, после чего, устранив причину аварийной ситуации, повторно включить питание стабилизирующего преобразователя.Consider a situation characterized by a deviation of the stabilizing converter from normal, in particular, when the load current exceeds the maximum permissible value, a short circuit of the
Благодаря тому, что соответствующий вывод диода 23 входной цепи узла 22 защиты подключен к выходу операционного усилителя 18, другой вывод его, объединенный с резистором 24 указанной цепи, соединен со стоком исполнительного транзистора 30 узла 22 защиты, исток которого подключен к базе транзистора 19 выходного повторителя устройства 11 обратной связи, диод 23 включен при этом в прямом направлении по отношению к полярности напряжения, отпирающего транзистор 19 выходного повторителя, общая точка конденсатора 25 входной цепи узла 22 защиты и истока его входного транзистора 27 подсоединена к выводу 28 питания устройства 11 обратной связи для подключения напряжения, полярность которого противоположна полярности напряжения, отпирающего транзистор 19 выходного повторителя, между затвором транзистора 30 узла 22 защиты и выходом операционного усилителя 18 включены соединенные последовательно резисторы 31 и 32, общая точка которых подключена к стоку транзистора 27 узла 22 защиты, а цепь его индикации, состоящая из соединенных последовательно цепи сток-исток указанного транзистора 27, дополнительного диода 33, резистора 34 и светодиода 35, включена между указанным выводом 28 питания устройства 11 обратной связи и общей шиной, при этом диод 33 и светодиод 35 включен в прямом направлении по отношению к полярности напряжения питания устройства 11 обратной связи, подключенного к выводу 28, соединенному с потоком транзистора 27 узла 22 защиты
Узел защиты 22 обеспечивает надежное выключение преобразователя 8 посредством сброса до нуля тока его силовой цепи а следовательно, и выходного напряжения на выводах 14 и 15 как при перегрузке стабилизирующего преобразователя по току или коротком замыкании на его выходе, так и при возникновении по какой-либо причине перенапряжения на выходе. Это обеспечивается потому, что вход узла 22 защиты подключен к выходу операционного усилителя 18, увеличение напряжения на котором при возникновении любой из трех перечисленных выше причин аварийной ситуации приводит к одинаковому результату сбросу до нуля выходного высоковольтного напряжения стабилизирующего преобразователя, что повышает его надежность вследствие расширения функциональных возможностей узла 22 защиты. Очевидно также упрощение предложенного преобразователя, так как указанное расширение функциональных возможностей узла защиты 22 достигнуто без применения таких традиционных технических средств, как датчик тока и закорачивающий тиристор, усложняющих схему, конструкцию и настройку. Кроме того, в узле защиты 22 транзистор 27 совмещает функции входного усилительного элемента, сравнивающего элемента и элемента цепи индикации.Due to the fact that the corresponding output of the
The
Независимо от конкретной реализации (см. фиг. 2 или 3) подключения выводов питания задающего генератора 41 и входных выводов 16 и 17 регулирующего элемента 4 в предложенном преобразователе обеспечивается дополнительное повышение надежности включением резистора 7 в цепь базы транзистора 5 и резистора 20 параллельно переходу база-эмиттер транзистора 19. Одновременное включение каждого из указанных резисторов необходимо потому, что при отсутствии резистора 7 в случае выключения диода 36, например, при коротком замыкании транзистор 5 оказывается в режиме "оборванной" базы, что существенно увеличивает вероятность отказа, снижая тем самым надежность независимо от наличия резистора 20, который также необходим, так как в случае реализации по схеме на фиг. 3 исключается выход из строя транзистора 19 из-за перехода в инверсный режим при питании задающего генератора 41 с трансформаторным выходом, выходным напряжением устройства 11 обратной связи. Введение резистора 21 обусловлено необходимостью исключить выход из строя транзистора 30 вследствие обрыва цепи истока при его выключении, что тоже дополнительно повышает надежность. Regardless of the specific implementation (see Fig. 2 or 3) of connecting the power terminals of the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5034460 RU2033681C1 (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Regulating d c voltage changer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5034460 RU2033681C1 (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Regulating d c voltage changer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2033681C1 true RU2033681C1 (en) | 1995-04-20 |
Family
ID=21600409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5034460 RU2033681C1 (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Regulating d c voltage changer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2033681C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA026493B1 (en) * | 2013-10-10 | 2017-04-28 | Владимир Петрович ФЕДОСОВ | Output stage of audio-frequency power amplifier |
-
1992
- 1992-03-26 RU SU5034460 patent/RU2033681C1/en active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1056168, кл. H 02M 3/335, 1980. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1714770, кл. H 02M 3/337, 1989. * |
3. Авторское свидетельство СССР N 1422235, кл. H 02M 3/335, 1986. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA026493B1 (en) * | 2013-10-10 | 2017-04-28 | Владимир Петрович ФЕДОСОВ | Output stage of audio-frequency power amplifier |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3982173A (en) | AC-DC voltage regulator | |
US9974129B1 (en) | Circuit and method for LED current regulation and ripple control | |
US4597026A (en) | Inverter variable dead time for X-ray generator | |
US3733538A (en) | Apparatus for limiting instantaneous inverter current | |
US3733537A (en) | Apparatus for limiting instantaneous inverter current | |
US5050060A (en) | Intrinsically safe power supply unit | |
US4589051A (en) | Second breakdown protection circuit for X-ray generator inverter | |
RU2033681C1 (en) | Regulating d c voltage changer | |
US20210351580A1 (en) | Power adapter and electronic device | |
EP0146853A2 (en) | Inverter driver for X-Ray generator | |
RU2074492C1 (en) | Secondary power supply | |
EP0146855A2 (en) | Shoot-Thru protection for X-Ray Generator Inverter | |
KR200156377Y1 (en) | Overload cut-off circuit of power supply | |
KR910005463B1 (en) | Switching mode power supply | |
US11418123B2 (en) | Power supply apparatus suppressing transient voltage | |
KR0123006B1 (en) | Power conversion device | |
JP2004254388A (en) | Power supply detecting circuit | |
JP7058764B1 (en) | Power conversion device, semiconductor switch drive device and control method | |
SU1339521A1 (en) | Supply source | |
RU2180464C2 (en) | Power supply incorporating overload protective gear | |
NO342950B1 (en) | Overvoltage protection circuit for a power converter | |
KR910001694Y1 (en) | Protecting circuit for multi-outputs | |
SU993227A1 (en) | Bipolar stabilized power source | |
SU1403285A1 (en) | Power supply source | |
KR870000653Y1 (en) | Power circuit |