SU1160502A1 - Устройство дл защиты преобразовател - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, выполненного на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с первым вьшодом источника питани  , коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки трансформатора , средним выводом соединенной с вторым вьщодом источника питани , а базы св заны с выходами задакщего генератора, содержащее два элемента И, первые входы которых предназначены дл  подключени  к выходам задающего генератора, выходы - к.базам соответствующих транзисторов, а вторые входы соединены с первыми выводами первого резистора и конденсатора , второй резистор и диод, отличающеес  тем, что, с целью повьшени  надежности путем уёеличени  чувствительности защиты, введены третий резистор, элемент И-НЕ и интегрирующа  цепь, при этом второй вьшод первого резистора, соединенный с шиной нулевого потенциала элемента И-НЕ, предназначен дл  подключени  к эмиттерам транзисторов преобразовател , второй вывод конденсатора предназначен дл  подключени  к среднему выводу первичной обмотки трансформатора , входы элемента И-НЕ предназначены дл  подключени  через второй и третий резисторы к коллекторам транзисторов преобразовател , а выход сл элемента И-НЕ через интегрирующую цепь и диод соединен с вторыми входами элементов И. 2. Устройство ПОП.1, отличающеес  тем, что введен источник , напр жени  смещени , включен- ньш между вторым выводом первого ре05 зистора и шиной нулевого потенциала о сл элемента И-НЕ.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в . устройствах питани  радиоэлектронной аппаратуры, содержащих транзисторные двухтактные преобразователи посто нрого тока. Известен преобразователь напр жени , дл  защиты которого от перегрузки по току в вьцсодную цепь включен датчик тока, сипйш с которого через порйговое устройство и усилитель управл ет нспрлнительщ 1м органом защиты , выполненн1ым на двух элементах И, прерывак цим подачу сигналов возбуждени  усилителей мощности в услови х перегрузки по току 03. Использование датчика тока позвол ет получить требуемую чувствительность устройства защиты к перегрузкам преобразовател  по току. Существенными недостатками преобразовател  с таким устройством защиты  вл ютс  пониженный КЦД, невысока  надежность и ограниченные функциональные возможности . Пониженный КПД  вл етс  результатом потерь мощности на да:тчшсе тока, включенном в выходную цепь преобразовател  , по- которому посто нно протекает ток нагрузки преобразовател .. Ограниченные функциональные ВОЗМОЖНОСТИ и недостаточна  надеж-; ность такого устройства защиты обусловлены тем, что устройство защиты реагирует только на те перегрузки, которые привод т к увеличению тока, протекающего по датчику тока (по вление межвитковых замыканий В трансформаторе , по вление короткого замыкани  какой-либо обмотки силового трансформатора или ее шунтирова:ние вследствие неисправности в монтаже вызывает перегрузку транзисторов преобразовател  , но на эти неисправности устройство защиты не может реагировать, таю как ток, протекающий по датчику в этих услови х, не только не возрастает , а уменьшаетс ), Многоэлементность устройства также  вл етс  причиной HeKOTOiJoro снижени  надежности преобразовател . Многоэлементность такого устройства защиты, как недостаток, особенно про вл етс  в случае использовани  устройства дл  защиты преобразовател , имек цего несколько выходнь« цепей В этом случае по каждой из них необходима установка датчика тока,, повышающего трансформатора, выпр мител  и порогового устройства. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по средствам ,и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  защиты преобразовател , выполненного на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с первым выводом источника питани , коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки трансформатора, средним выводом соединенной с вторьш выводом источника питани , а базы св заны с выходами задающего генератора, содержащее два элемента Иj первые входы которых предназначены дл  подключени  к в1аходам задакмцего генератора , выходы - к базам соответствующих транзисторов, а вторые входы соединены с первыми выводами первого резистора и конденсатора, второй резистор и диод С2 . Недостатком известного устройства  вл етс  невысока  надёжность вследствие недостаточной чувствительности исполнительного органа защиты к перегрузкам преобразовател  по . В рассматриваемом устройстве исполнительный орган защиты отперегрузок , выполненный на двух элементах И, разрывает цепи возбуждени  транзисторных усилителей мощности преобразовател . Это происходит только в случае , если напр жение на вторых входах элементов И становитс  близким к уровню логического О, что возможно только при значительньрс перегрузках по току, когда за счет выхода транзисторов усилителей мопцюсти из режима насыщени  происходит значительное (в 2 и более раз) снижение напр жени  на половинах первичной обмотки трансформатора. Очевидно, что при такой низкой чувствительности преобразойатель имеет значительную зону перегрузокj которые устройство защиты не воспринимает, как аварийные. Однако перегрузки в той части зоны нечувствительности , при которых транзисторы усилителей мощности выход т из режима насыщени , опасны, так как при этом значительно возрастает рассеиваема  транзисторами мощность и в случае достаточной продолжительности действи  таких перегрузок возможен тепловой пробой транзисторов. Цель изобретени  - повьш1ение надежности путем увеличени  чувствительности .

Поставленна  цепь достигаетс  гетг, что в устройство дл  защиты преобразовател , вьшолнёиное на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с первым выводом источника питани , коллекторы подключены к крайним вьюодам первичной обмотки трансформатора , средним выводом соединенной с вторым выводом источника питани , а базы св заны с выходами задающего генератора, содержащее два элемен ,та И, первые входы которых предназначены дл  подключени  к выходам задающего генератора, выхода|1 - к базам соответствующих транзисторов, а вторые входы с.оединены с первыми вьшодамипервого резистора и конденсатора, второй резистор и диод, введены третий резистор, элемент И-НЕ и интегрирующа  цепь, при этом второй вывод первого резистора, соединенный с шиной нулевого потенциала элемента И-НЕ, предназначен дл  подключени  к эмиттерам транзисторов преобразовател , второй вывод конденсатора предназначен дл  подключени  к среднему вьшоду первичной обмотки трансформатора , входы элемента И-НЕ предназначены дл  подключени  через второй и третий резист.оры к коллекторам транзисторов преобразовател , а выход элемента И-НЕ через интегрирующую цепь и диод соединен с вторыми входами элементов И.

Кроме того, в устройство может быть введен источник напр жени  смещени , включенный между вторым выводом первого резистора и шиной нулевого потенциала элемента И-НЕ.

На фиг.1 представлена схема транзисторного , преобразовател  с устройством дл  защиты; на фиг.2 - вариант выполнени  преобразовател  с дополнительным источником смещени  элемента И-НЕ.

Транзисторный преобразователь содержит задающий генератор 1, трансформатор 2, выводы выходной обмотки которого  вл ютс  выходом преобразовател , усилители 3 и 4 мощности, элементы И 5 и 6, элемент И-НЕ 7, ин.тегрирующую цепь 8, резисторы 9 и 10 конденсатор 12 и резистор 13, вторые выводы которых соединены с клеммами 14 и 15 дл  подключени  источника 16 питани  . В варианте вьтолнени  преобразовател  в цепь нулевой шины элемента И-НЕ включен источник 17 смещени  (фиг.2).

Устройство работает следующим образом .

После подключени  источника 16 питани  к.клеммам14 и 15 задающий генератор 1 обеспечивает подачу на входы элементов И 5 и 6 противофазных сигналов. Одновременно иа резисторе 13 вьщел етс  напр жение положительной пол рности вследствие протекани  зар дного тока конденсатора 12, которое подаетс  на вторые входа элементов И 5 и 6, в результате чего на входы усилителей 3 и 4 мощности, выполненных на транзисторах, поступают сигналы управлени , сдвинутые по фазе на 180°.

При отсутствии перегрузки по току транзисторы усилителей 3 и 4 мощности поочередно.включаютс  и выключаютс , включенный транзистор работает в режиме насыщени , а выключенный - в режиме отсечки, так что к половинам первичной обмотки трансформатора 2 поочереднЗ прикладываетс  напр жение источника 16 питани .Противофазные импульсные напр жени  на транзисторах усилителей мощности 3 и 4 подаютс  на входа элемента И-НЕ 7 через гас щие резисторы 9 и 10. Высокое напр жение ограничиваетс  до безопасного уровн  встроенными к элемент И-НЕ 7 элементами ограничени  напр жени , а низко.е напр жение практически без потерь на резисторах 9 и 10 подаетс  на входы элемента И-НЕ 7.

При нормальной работе преобразовател  на входы элемента И-НЕ 7 поочередно подаютс  уровни логического О и логической 1, причем в течение каждого по Упериода работы преобразовател  на одном входе поддерживаетс  уровень логической 1, а на другом - Уровень логического О, вследствие чего на выходе элемента И-НЕ 7 удерживаетс  уровень логической 1, который через интегрирующую цепь 8 и диод 11 поступает .на вторые входы элементов И 5 и 6, а сигналы управлени  от задак цего генератора 1 поступают на базы транзисторов ус шителей 3 и 4 мощности.

Вли ние паразитных емкостей входов элемента И-НЕ 7 и коиечиое врем  переключени  транзисторов усилителей 3 и 4 привод т к тому, что при каждом переключении транзисторов усилителей мощности происходит кратковременное переключение элемента И-НЕ 7 с кратковременным по влением на его вькоде уровн  логического О. Дл  предотвращени  воздействи  на ис полнительный орган защиты этих крат- ковременных импульсов служит интегри рукица  цепь 8. При по влении перегрузки по току преобразовател , при которой транзис торы усилителей 3 и 4 в открытом сое то нии выход т из режима насыщени , падение напр жени  на открытом транзисторе увеличиваетс , и в тот момент , когда напр жение на открытом транзисторе достигает порогового уровн , определ емого по переходной характеристике элемента И-НЕ 7 происходит переключение элемента Й-НЕ 7 напр жение на его выходе соответству ет уров ю логического О, что приводит к прекращению подачи сигналов управлени  на базы транзисторов усилителей 3 и 4, преобразователь выключаетс  и. удерживаетс  в вьвключенЯом состо нии, так как в этом состо  НИИ на оба входа элемента И-НЕ 7 подаютс  напр жени , равнь е напр жению источника 16 питани . Повторное вкпю чение преобразовател  возможно после отключени  источника 16 питани  и разр да конденсатора 12. В насто щее врем  в преобразбвате л х примен ютс  различные транзисторы , падение напр жени  между коллектором и эмиттером которых может быть в пределах от долей вольта до нескольких вольт в зависимоати от ти па примен емых транзисторов. Значени напр жени  на входе элемента И-НЕ 7, при котором происходит его переключе ние, должно быть выбрано большим, чем максимально возможное значение напр жени  между коллектором и эмиттером транзистора используемого типа в режиме насьщени , т.е. требуетс  измен ть чурствительность исполнительного органа защиты преобр зовате л . Изменение чувствительности испол нительного органа защиты преобразовател  от перегрузок достигаетс  изменением напр жени  питани  элемента И-НЕ 7, так как при изменении питающего напр жени  измен етс  положе, 1ие точек перегиба переходной харакге1 )истики логического элемента. В случае необходимости получени  такого изменени  чувствительности toe полнительного органа защиты, которое изменением напр жени  питайи  логи- ческого элемента получить невозможно, а также в случае использовани  элементов , дл  которых изменение питающего напр жени  не допускаетс  требуемое изменение чувствительности может быть получено введением дополнительного источника 17 смещени  в цепь питани  элемента И-НЕ 7 (фиг.2) Пол рность включени  источника смещени  определ етс  тем, в каком направлении должна быть изменена чувствительность исполнительного органа защиты. Если необходимо, чтобы переключение элемента И-НЕ 7 происходило при напр жени х меньших, чем напр жение переключени , определ емое по переходной характеристике, пол риость вкшрчени  источника смещений должна быть противоположной пол рности подключени  источника питани  логического элемента. Напр жение источника смещени  определ етс  разностью напр жени , при котором происходит переключение логического элемента при конкретном значении напр жени  источника питани  элемента и тем значением напр жени , при ко- . тором должно происходить переключение элемента., В устройстве могут быть использованы элементы И-НЕ любых серий. Однако наиболее приемлемыми с точки зрени  достижени  поставленной цели при использовании наименьшего числа элементов  вл ютс  элементы, вьтолненные на КМОП структурах с встроенными элементами ограничени  напр жени  на входе, например, микросхемы серий 564, К561. При использовании элементов других видов, например серий 133, 155, необходимо в схему дополнительно вводить элементы дл  ограничени  напр жени  на входе и дп  згuslьпcaни  входного тока при подаче на вход элемента И-НЕ уровн  логического О, что усложн ет схему. Предлагаемый преобразователь по сравнению с прототипом обладает улзгчшенной защищенностью от перегрузок по току, поэтому характеризуетс  повьш1енной функциональной надежностью . Устройство защиты срабатывает при увеличении падени  напр жени  на открытом транзисторе в 1,5-2 раза по 7 11 отношению к падению напр жени  на транзисторе при отсутствии перегрузки , при этом рассеиваема  транзисторами мощность увеличиваетс  в 22 ,5 раза. Устройство защиты известного преобразовател  срабатывает при перегрузках , близких к короткому замыканию , при этом падение напр жени  на открытом транзисторе увеличиваетс  не менее, чем до значени , равного половине напр жени  источника пита2 8 НИН, а рассеиваема  мощность возрастает в дес тки раз. Преобразователь может быть вьшолнен с улучшенными- массо-габаритными показател ми, с использованием меньших радиаторов и меньшего количества силовых транзисторов, так как не требуетс  иметь запас по рассеиваемой мощности с целью обеспечени  надежноц работы при длительных перегрузках которые не вызывают срабатьгааии  устройства защиты.

Г6 74 -Х ЛГ

Фиг. 2

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, выполненного на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с первым выводом источника питания , коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки трансформатора, средним выводом соединенной с вторым выводом источника питания, а базы связаны с выходами задающего генератора, содержащее два элемента И, первые входы которых предназначены для подключения к выходам задающего генератора, выходы - к.базам соответствующих транзисторов, а вторые входы соединены с первыми выводами первого резистора й конденса тора, второй резистор и диод, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения чувствительности защиты, введены третий резистор, элемент И-НЕ и интегрирующая цепь, при этом второй вывод первого резистора, соединенный с шиной нулевого потенциала элемента И-НЕ, предназначен для подключения к эмиттерам транзисторов преобразова теля, второй вывод конденсатора пред назначен для подключения к среднему выводу первичной обмотки трансформатора, входы элемента И-НЕ предназначены для подключения через второй и третий резисторы к коллекторам транзисторов преобразователя, а выход элемента И-НЕ через интегрирующую цепь и диод соединен с вторыми входами элементов И.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введен источник напряжения смещения, включенный между вторым выводом первого резистора и шиной нулевого потенциала элемента И-НЕ.

>

питания радиоэлектронной содержащих транзисторные преобразователи постоян2

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по средствам ,и достигаемому результату является устройство для защиты преобразователя, выполненного на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с первым выводом источника питания, коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки трансформатора, средI ним выводом соединенной с вторым выводом источника питания, а базы связаны с выходами задающего генератора, содержащее два элемента И, первые входы которых предназначены для под; ключения к выходам задающего генератора, выходы - к базам соответствующих транзисторов, а вторые входы соединены с первыми выводами первого резистора и*конденсатора, второй реI зистор и диод [2] .

Недостатком известного устройства является невысокая надёжность вследствие недостаточной чувствительности Исполнительного органа защиты к перегрузкам преобразователя по то$у.

В рассматриваемом устройстве исполнительный орган защиты от'перегрузок, выполненный на двух элементах И, разрывает цепи возбуждения транзисторных усилителей мощности преобразователя. Это происходит только в случае, если напряжение на вторых входах элементов И становится близким к уровню логического ”0”, что возможно только при значительных перегрузках по току, когда за счет выхода транзисторов усилителей мощности из режима насыщения происходит значительное (в 2 и болёе раз) снижение напряжения на половинах первичной обмотки трансформатора. Очевидно, что при такой низкой чувствительности преобразователь имеет значительную зону перегрузок, которые устройство защиты не воспринимает, как аварийные. Однако перегрузки в той части зоны нечувствительности, при которых транзисторы усилителей мощности выходят из режима насыщения, опасны, так как при ¹ этом значительно возрастает рассеиваемая транзисторами мощность и в случае достаточной продолжительности действия Таких перегрузок возможен тепловой пробой транзисторов.

преобразователь напряже25

1 1160502