SU1457056A1 - Преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике преобразовани  параметров электрической энергии и предназначено дл  использовани  в различных электрических установках, где требуетс  автоматический контроль исправности, Целью изобретени   вл етс  повыше-,.

Description

1

Изобретение относитс  к преобра- здвательной технике и может быть использовано при разработке источников- электропитани  радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретени  - повьшение надежности и точности срабатывани  защиты. .

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого преобразовател ; на фиг. 2 - схема его устройства защиты от неисправностей; на фиг. 3 - эпюры напр жений в характерных точках схе .

Преобразователь содержит задающий генератор 1 парных импульсов с двум  выходами, первый триггер 2 (счетный), второй 3 - 1К-триггер, первый 4, второй 5 и третий 6 резисторы, первый 7 и второй 8 одинаковые предйаритель- ные усилители, состо щие из транзисторов 9 и 10 противоположного типа проводимости и резисторов 1t-,l4, разделительньм трансформатор 15, двухтактный усилитель 16 мощности, выходной трансформатор 17, выпр митель 18, узел 19 защиты, диодный выпр мительный мост 20, узел 21 контрол  состо ний входов 1К-триггера, состо щий из транзистора 22, резистора 23 и импульсного трансформатора 24, формирователь 25 импульсов синхронизации первого триггера и узел 26 реверсировани , каждый из которых состоит из одновибратора 27 на транзисторах 28 и 29, резисторах 30- 32 и конденсаторе 33 и из третьего транзистора 34, формирователь 35 импульсов синхронизации второго триггера с транзистором 36 и резистором

37.. . .

1

Одноименные выходы триггеров 2 и 3 подключены к входам предварительных усилителей 7 и 8. Между вькода- ми этих усилителей и вьшодами дл  подключени  потребител  включены

1457056

последовательно соединенные разделительный трансформатор 15, двухтактный усилитель 16 мощности, выходной трансформатор 17, выпр митель 18 и узел 19 защиты. Первый выход задающего генератора 1 подключен к первому входу узла 21 контрол  состо ний входов 1К-триггера. Пр мой и инверсный выходы счетного триггера 2 через резисторы 4 и 5 подключены соот- ветственно к входам I и К второго триггера и через диодный ыпр ми-. тельный мост 20 к второму входу узла

10

В формирователе 25 импульсов син ронизации первого триггера и узле 26 реверсировани  входные выводы подключены к, коллектору транзистора 28 и базе транзисторов 29. Между эмиттерами транзисторов 28 и 29 последовательно включены базоэмиттер- ный переход транзистора 34 и резис- торы 30 и 31, причем параллельно обоим резисторам подсоединен конденсатор 33, а обща  точка резисторов подключена к одной из шин питани  и базе транзистора 28, коллектор

21 контрол  СОСТОЯНИЙ входов 1К-ТРИГ- ,, транзистооа

Zp::: Lr- z „-rrr,:.r™синхронизации первого триггера, выход которого подключен к входу триггера 2, а через резистор 6 также к счетному входу триггера 3 и к выхо-- ДУ формировател  35 импульсов синхронизации второго триггера. Второй выход задающего генератора l подключен к входу формировател  - 35 импульсов синхронизации второго триг .3 kJCOi

тор 32 - к коллектору транзистора 28. Выходными выводами  вл ютс  коллектор транзистора 34 и одна из шин питани .

25

гера и к входу зондирующих .импульсов узла 19 защиты.

Св зь выхода зондирукщих импульсов узла 19 с входом узла 26 реверсировани  осуществл етс  непосредственно либо через какое-либо дополнительное устройство контрол  по другим параметрам. В предлагаемом преобразователе выход зондирующих имг пульсов узла 19 защиты через узеЛ 26 реверсировани  подключен к одному из выходных выводов (в данном случае отрицательной пол рности) диодного выпр мительного моста 20. В каждом предварительном усилителе 7, 8 .коллекторы транзисторов 9 и 10 -противоположного типа проводимости соединены между собой, образу  выход усилител , эмиттеры подключены к тем же цеп м питани , с которыми соединены входы питани  обоих триггеров, резисторы 11 и 12, 12 и 13, 13 и 14 соединены соответственно с базой транзистора 9, с входом усилител  и с базой транзистора 10. В узле 21 контрол  состо ний входов 1К-триггера первый вход через резистор 23 подключен к базоэмит- терному переходу транзистора 22. Его переход коллектор-эмиттер последовательно с первичной обмоткой импульс- ного трансформатора 24 подключен к второму входу узла 21. .

30

В формирователе 35 импульсов синхронизации второго триггера входные выводы через резистор 37. подключены к базоэмиттерному переходу транзистора 36. Коллектор этого транзистора соединен с выходным .выводом формировател . В узле 19 защиты (см.фиг.2) к датчику 38 тока подключен пороговый элемент 39, состо щий из транзистора 40 и резистора 41, через.кото- рый базоэмиттерный переход транзистора 40 подключен к датчику тока 38. К базе транзистора через резистор 42 и конденсатор 43 подключен второй вы- 35 ход задающего генератора 1. К коллек- тору транзистора 40 подключен нагрузочный резистор 44 и первична  обмотка импульсного трансформатора 45... Вторична  обмотка этого трансформатора соединена с входом узла 26 реверсировани .

На фиг. 3 представлены эпюры: ..46 - на первом выходе задающего генератора 1; 47.- на .втором выходе задаю- 45 щего генератора; 48 - на выходе узла 21 контрол  состо ний 1К-триггера; 49 - на выходе формировател  25 импульсов синхронизации первого триггера; 50 - на выходе формировател  35 импульсов синхронизации второго триггера; 51 - на выходе зондирующих импульсов.узла 19 защиты; 52 - на выходе узла 26 реверсировани ; 53 - на пр мом выходе счетного триггера 2; 54 - на инверсном выходе 1К-триггера 3; 55 - на вторичной обмотке трансформатора 17. .

На этой же фиг.З показано видоизменение эпюр 51,. 52, 54 и 55 при

40

50

55

В формирователе 25 импульсов синхронизации первого триггера и узле 26 реверсировани  входные выводы подключены к, коллектору транзистора 28 и базе транзисторов 29. Между эмиттерами транзисторов 28 и 29 последовательно включены базоэмиттер- ный переход транзистора 34 и резис- торы 30 и 31, причем параллельно обоим резисторам подсоединен конденсатор 33, а обща  точка резисторов подключена к одной из шин питани  и базе транзистора 28, коллектор

транзистооа

„-rrr,:. „-rrr,:.r™ .3 kJCOi

тор 32 - к коллектору транзистора 28. Выходными выводами  вл ютс  коллектор транзистора 34 и одна из шин питани .

25

30

В формирователе 35 импульсов синхронизации второго триггера входные выводы через резистор 37. подключены к базоэмиттерному переходу транзистора 36. Коллектор этого транзистора соединен с выходным .выводом формировател . В узле 19 защиты (см.фиг.2) к датчику 38 тока подключен пороговый элемент 39, состо щий из транзистора 40 и резистора 41, через.кото- рый базоэмиттерный переход транзистора 40 подключен к датчику тока 38. К базе транзистора через резистор 42 и конденсатор 43 подключен второй вы- 35 ход задающего генератора 1. К коллек- тору транзистора 40 подключен нагрузочный резистор 44 и первична  обмотка импульсного трансформатора 45... Вторична  обмотка этого трансформатора соединена с входом узла 26 реверсировани .

На фиг. 3 представлены эпюры: ..46 - на первом выходе задающего генератора 1; 47.- на .втором выходе задаю- 5 щего генератора; 48 - на выходе узла 21 контрол  состо ний 1К-триггера; 49 - на выходе формировател  25 импульсов синхронизации первого триггера; 50 - на выходе формировател  35 импульсов синхронизации второго триггера; 51 - на выходе зондирующих импульсов.узла 19 защиты; 52 - на выходе узла 26 реверсировани ; 53 - на пр мом выходе счетного триггера 2; 54 - на инверсном выходе 1К-триггера 3; 55 - на вторичной обмотке трансформатора 17. .

На этой же фиг.З показано видоизменение эпюр 51,. 52, 54 и 55 при

40

0

5

по влении неисправности (остальные эпюры остаютс  без изменений),

Преобразователь работает следующим образом,. .

Напр жение возбуждени  на вход усилител  16 МОЩНОСТИ может подаватьс  только тогда, когда состо ни  триггеров 2 и 3, измен  сь с частотой импульсов задающего генератора 1, будут различны между собой, IK- триггер 3 во врем  воздействи  ни оба триггера синхронизирующего импулса принимает такое же состо ние, в которое переходит счетный триггер 2 от каждого тактового импульса. В режиме синхронной работы от импульсов синхронизации выходное напр жение трансформатора 15 Ьтсутствует, Оно формируетс  только если во врем , действи  импульса на счетном входе триггера 3 его входы I и К окажутс - закороченными. Это объ сн етс  тем, что. 1К-триггер при по влении на входах .1 и К одинакового потенциала (О или 1) измен ет свое состо ние на противоположное - независимо от предшествующего состо ни . Дл  асинхронного переключени  триггера 3 (pei версировани ) производитс  выравни- вание -потенциалов входов I и К с помощью узла 26 реверсировани , управл емого реверсирующими импульсами . Так как существует веро тность неисправностей, при которых на обоих входах 1К-триггера 3 будет одинаковый потенциал без воздействи  импульсов реверсировани , то, чтобы ис1слючить несанкционированную асинхронную работу обоих триггеров в этом случае, применен узел 21 контрол  состо ни  входов 1К-триггера,. которьй, будучи подключенньм к обоим входам ПК-триггера 3, получает питание и может выполн ть свои функции только при наличии разницы потенциалов между входами 1:и К триггера 3.

Импульсы задающего генератора 1 (фиГоЗ, эпюра 46) посто нно поступают на первый вход узла 21 контрол  состо ний входов 1К-триггера и если эти состо ни  различны, то существует напр жение на втором входе указанного узла и вырабатываютс  - импульсы (эпюры 48), прикладываемые через формирователь 25 импульсов си хронизации первого триггера на счетные входы обоих триггеров непосредь 10

20

457056 .6

ственно к триггеру 2 (эпюра 49) и через резистор 6 - к триггеру 3. При- сут.ствие на входах триггеров одних только импульсов синхрониза1Ц1и обуславливает их синхронную работу (и отсутствие напр жени  возбуждени  на усилитель мощности).

Воздействие сдвинутого импульса 47 с второго входа задающего генератора 1 на формирователь 35 импульсов синхронизации второго триггера приводит к образованию вырезки в импульсе 49s из него вычитаетс  им- 15 пульс 47, Импульс 50 дл  синхронизации второго триггера получаетс  двойной с тем, чтобы от первого импульса достигнуть-синхронного состо ни  триггеров, а от второго - реверс второго триггера, если он будет подготовлен к этому по входам I и К..

Одновременно импульсы 47, снимаемые с второго выхода задающего генератора 1, поступают также на узел 19 защиты. Ток потребител  проходит через резистор-датчик 38 тока и если ток не превышает порогового значени , транзистор 40 закрыт, открыва сь кратковременно только от импульсов 47, Возникают импульсы в коллекторной цепи транзистора (эпюра 51), сообщаемые на вход узла 26 реверсировани . Вследствие перегрузки транзистор открываетс  от паде- ки  напр жени  на датчике 38 тока и импульсы на коллекторе транзистора по мере приближени  к состо нию на-, сьпцени  больше не возникают, так как. импульсы от генератора 1 способны открывать транзистор, а он и так уже открыт,

25

30

40

На периоде отсутстви  перегрузки импульсы, проход  через узел 19 за- иты, провер ют это устройство и остигают выхода устройства только при исправности всех его элементов. Прерывание импульсов может иметь место из-за неисправностей и из-за случившейс  перегрузки по току потребител . При положительном результате проверки узла 19. защиты импульсы 51 с его выхода прикладываютс  к входу узла 26 реверсировани . В этом узле открываетс  транзистор 3.4, который через диоды моста 20 с оедин ет оба входа триггера 3 с шиной питани  схемы, выравнивани  с. точностью до величины падени  на диоде и тран

зисторах 28 и 34 потенциалы обоих входов 1К-триггеров 3. В присутствии второго импульса синхронизации 50 (следующего по окончании импульса 47) он измен ет свое состо ние на противоположное тому, которое он прин л при синхронном переключении со счетным триггером. Со следующим импуль- . 4 v/ €3, I wnijtsa изводитс  проверка разобщенности обоих входов 1К-триггер а 3 и, если такова  налицо, то узел 2J контрол  состо ний входов 1К-триггера формиnVOT rt f f rr ..

14570568

а потер  работоспособности узла 19 защиты от неисправностей (независимо от причин) или узла 26 реверсировани  приводит оба триггера к син ронной работе и, следовательно, срыву возбувдени  усилител  16 мощности фиг.З видоизмененные дл  этого случа  эпюры 51,52,54 и 55)

сом задающего генератора 1 сновГпро- Г° ° ™Р ,54 и 55). изводитс  проверка разобщенности ° овь ление точности порога срабатыРУет последующий синхрониза- Г ) соответствует Ции. КОТОРЫЙ после об аботкЛоо . напр жение, сравнивав . .- 1 -- ---.«a, -«пл иг1иза ЦИИ, который после об1 аботки формирователем 25 переключает триггер 2 1К-триггер 3 при зтом не переключаетс : по поступпении на него импульса синхронизации.он приобретает возможность переключитьс , но поскольку - его состо ние при предшествующем реверсировании стало соответствовать тому, которое прин л счетный триггер 2 от последующего импульса синхронизации , он продолжает сохран ть свое прежнее состо ние, теперь уже .синх- ронное со счетным триггером 2..Да-, лее следует импульс реверсировани , переключающий триггер 3.

Оба триггера до следующего импульса синхронизации удерживаютс  в асинхронном состо нии. На усилитель 1Ь мощности поступает (эпюра 55) очередной полупериод пр моугольного напр жени , активизирующий плечо усилител  мощности, дл  которого он соответствует состо нию проводимости . Затем следующий импульс синхронизации прерывает этот полупериод, а с приходом следующего импульса реверсировани  формируетс  новый полупериод пр моугольного напр жени . Работает противоположное плечо усилител  мощности и т.д.

вани  защиты происходит за счет мет рологического обеспечени  узла 19 защиты, в котором любому уровню на грузки (перегрузки) соответствует

/ТГТТЧОГТ ггг ттчл.,,-.

i -----у - ijftrtacic

мое с известным пороговым значением которое искусственно превышаетс  в моменты зондировани .

20 Имеющийс  небольшой временной сдвиг между синхронизирующими и реверсирующими импульсами (на врем  между началом первого импульса задающего генератора и окончанием

25 второго) обуславливает естественную паузу (эпюра 55) между сменой полупериодов в напр жении возбуждени  усилител  мощности, благодар  чему уменьшаютс  токи перекрыти  транзис3Q торов усилител  мощности или они

исчезают совсем, если врем  выключе . ни  этих транзисторов меньше указанного временного сдвига.

35

Формул

изобрете

ни 

40

1. Преобразователь посто нного напр жени , содержащий двухтактный транзисторный усилитель мощности с выходным трансформатором и выходным выпр мителем, причем базы транзисторов усилител  мощности св заны с вькодом предварительных усилителей выполненных на двух транзисторах и . четырех резисторах, входы которых ь подключены к выходам первого и второго , триггеров, задающий генератор выходом св занньй с одним из входов триггеров, а также узел защиты от неисправностей, выход которого св зан с входом одного из триггеров , а вход - с .выходом преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью повьщ1ени  надежности и точности срабатывани  защиты

Таким образом, в преобразователе не может возникнуть ситуации, при которой из-за отказа какого-либо, узла или элемента отключитс -защита без про влени  признаков случившейс  неисправности. Способность к самозащите гарантируетс  наличием выходного напр жени . Прекращение работы узла 21 контрол  состо ний

TV

1. Преобразователь посто нного напр жени , содержащий двухтактный транзисторный усилитель мощности с выходным трансформатором и выходным выпр мителем, причем базы транзисторов усилител  мощности св заны с вькодом предварительных усилителей выполненных на двух транзисторах и . четырех резисторах, входы которых ь подключены к выходам первого и второго , триггеров, задающий генератор выходом св занньй с одним из входов триггеров, а также узел защиты от неисправностей, выход которого св зан с входом одного из триггеров , а вход - с .выходом преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью повьщ1ени  надежности и точности срабатывани  защиты

50

- . f -иитОЯНИИr nTj ,, «.кп

входов 1К-триггера или самопроизволь- « пп срабатывани  защиты ньй переход к товдественньп. состо - Р образовател , задающий генератор ни м обоих входов лишает инвертор вьтолнен в виде генератора парных синхронизирующих импульсов из-за импульсов, первый триггер выполнен в чего оба триггера останавливаютс  S триггера, а второй - в

виде 1К-триггера, введены диодный выи 7)

14570568

а потер  работоспособности узла 19 защиты от неисправностей (независимо от причин) или узла 26 реверсировани  приводит оба триггера к синронной работе и, следовательно, срыву возбувдени  усилител  16 мощ, ности фиг.З видоизмененные дл  этого случа  эпюры 51,52,54 и 55)

- Г° ° ™Р ,54 и 55). ° овь ление точности порога срабатыГ° ° ™Р ,54 и 55). овь ление точности порога срабатыГ ) соответствует напр жение, сравниваввани  защиты происходит за счет метрологического обеспечени  узла 19 защиты, в котором любому уровню нагрузки (перегрузки) соответствует

/ТГТТЧОГТ ггг ттчл.,,-.

Г ) соответствует напр жение, сравнивавi -----у - ijftrtacic

мое с известным пороговым значением которое искусственно превышаетс  в моменты зондировани .

0 Имеющийс  небольшой временной сдвиг между синхронизирующими и реверсирующими импульсами (на врем  между началом первого импульса задающего генератора и окончанием

5 второго) обуславливает естественную паузу (эпюра 55) между сменой полупериодов в напр жении возбуждени  усилител  мощности, благодар  чему уменьшаютс  токи перекрыти  транзисQ торов усилител  мощности или они

исчезают совсем, если врем  выключени  этих транзисторов меньше указанного временного сдвига.

35

Формул

изобрете

ни 

40

Claims (6)

1. Преобразователь посто нного напр жени , содержащий двухтактный транзисторный усилитель мощности с выходным трансформатором и выходным выпр мителем, причем базы транзисторов усилител  мощности св заны с вькодом предварительных усилителей выполненных на двух транзисторах и четырех резисторах, входы которых ь подключены к выходам первого и второго , триггеров, задающий генератор выходом св занньй с одним из входов триггеров, а также узел защиты от неисправностей, выход которого св зан с входом одного из триггеров , а вход - с .выходом преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью повьщ1ени  надежности и точности срабатывани  защиты

0

,, «.кп

пп срабатывани  защиты Р образовател , задающий генератор вьтолнен в виде генератора парных импульсов, первый триггер выполнен в S триггера, а второй - в

пр мительный мост, узел контрол  состо ний 1К-триггера, формирователи импульсов синхронизации первого и вто рого триггеров, узел реверсировани  и разделительный трансформатор, первична  которого подключена к выходам предварительных усилителей, а вторична  - к управл ющим входам усилител  мощности, при этом к пер- вому выходу задающего генератора подключен первьй вход узла контрол  состо ний 1К-триггера, второй вход которого подключен к диагонали по-.. сто нного тока выпр мительного моста, диагональ переменного тока которого подключена к I и К-входам 1К-тригге- ра и через первый и второй резисторы к выходам первого триггера, причем выход узла контрол  состо ний IK- триггера подключен к входу формировател  импульсов синхронизации счетного триггера, выходом подключенного к счетному входу указанного .триггера и через третий резистор к входу 1К-триггера и выходу формировател  гочпульсов синхронизации 1К-триггера, вход которого подключен к второму входу задающего генератора и входу зондирующих импульсов узла защиты, при этом выход зондирующих импульсов узла защиты подключен к входу узла реверсировани , выход которого соединен с отрицательным выводом диодного .моста, ,

2.Преобразователь по п.1, отличающийс  тем, что узел контрол  состо ний входов 1К-тригге- ра выполнен на импульсном трансформаторе , транзисторе и резисторе, через который переход база-эмиттер . транзистора подключен к первому входу узла, переход эмиттер-коллектор транзистора и последовательно соединенна  с ним первична  обмотка импульсного трансформатора подключены к второму входу узла,.а вторична  обмотка трансформатора подключена к выходу узла.

3,Преобразователь по-п,1, отличающийс  тем, что формирователь импульсов синхронизации первого триггера и узел реверсировани  выполнены каждый на двухтранвис- торном одновибраторе и третьем транзисторе , при этом между эмиттерами

Ю

g ю , 5 20

25

первого и второго транзисторов одно- вибратора последовательно включены базоэмиттерный переход третьего транзистора, первый и второй резисторы , параллельно резисторам включен конденсатор, а обща  точка резисторов подключена к одной из шин питани  и базе первого транзистора одно- вибратора, коллектор второго транзистора одновибратора подключен рой шине питани  и через третий резистор - к коллектору первого транзистора , при этом.коллектор первого и база второго транзисторов образуют входные выводы узла, а выходные - коллектор третьего транзистора и одна из шин питани .

4.Преобразователь по п,1, о т - личающийс  тем, что формирователь импульсов син сронизации второго триггера выполнен на резисторе и транзисторе, переход база- эмиттер которого образует входные вьшоды узла, при этом эмиттер транзистора подключен к общему выводу,

а коллектор образует выходные выводы формировател ,

5.Преобразовательно п,1, о т- личающий.с  тем, что каждый предварительный усилитель выполнен на транзисторах противоположного типа проводимости, их коллекторы соединены между собой и образуют выход усилител , а эмиттеры подключены к вьшо- дам дл  подключени  электропитани , резисторы включены последовательно между эмиттерами транзисторов, точки соединени  первого резистора с вторым , второго с третьим, третьего с четвертым подключены соответственно

к базе первого транзистора, к.входу усилител  и к базе второго транзистора ,,

6.Преобразователь по п,1, отличающийс  тем, что узел защиты от неисправностей состоит из датчика тока и подключенного к нему порогового элемента, выполненного на транзисторе и резисторе, через котоVn рый базоэмиттерный переход транзис- ou тора подключен к датчику тока, причем

базова  цепь транзистора через последовательно соединенные резистор и конденсатор св зана с вторым выходом задающего генератора, а коллекторна  

30

35

40

45

55

цепь через импульсный трансформатор - с входом узла реверсировани .

О  e mpeHumt/a IS