SU1539932A1 - Устройство дл управлени транзисторным преобразователем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике. Цель изобретени  - повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит импульсный генератор 1, источник 2 управл ющего напр жени , компаратор 3, интегратор 4, состо щий из резистора 5 и накопительного конденсатора 6, зашунтированного ключами 7 и 8. Вход интегратора 4 соединен с датчиками 9 выходного напр жени  преобразовател , а выход компаратора 3 соединен с ключом 7 и первым входом первого элемента И 10, выход которого подключен к R-входу RS-триггера 11. Устройство содержит также элементы ИЛИ-НЕ 12 и 13, RCD-цепочки 14,17,18, элементы И 15 и 16, T-триггер 19. Устройство автоматически переходит из режима стабилизации напр жени  в режим ограничени  предельных углов регулировани . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в стабилизированных источниках питани 

Цель изобретени  увеличение надежности и расширение области применени  устройства дл  управлени .

На фиг. 1 показана принципиальна  схема устройства; на фиг. I - временные диаграммы, по сн ющие его работу

Устройство содержит импульсный генератор 1, источник 2 управл ющего напр жени , компаратор 3, один вход которого подключен к выходу источника 2, а второй вход соединен с выходом интегратора 4, состо щего из резистора 5 и накопительно о конденсатора 6, заиунтированног- ключами 7 и 8. Вход интегратора 4 соединен с датчиками 9 выходного напр жени  преобразовател , а выход компаратора 3 соединен с ключом 7 и первым входом первого элемента II 10., выход которого подключен к R-входу US-триггера 11, ,а второй вход соединен с инверсным выходом импульсного генератора 1 и первыми входами элементов ШШ-НЕ 1 и 13, выход элемента ПШ-НЕ 13 под-, ключей к управл ющему входу ключа 8. Второй вход элемента ШП1-НЕ 13 соединен с выходом элемента Ш1И-НЕ 12 и S-входом KLJ-триггера 1 1 , выход которого через HCU-цепочку 14 задержки соединен с вторым входом элемента 1ШИ-НЕ 12 и непосредственно - с первыми входами второго и третьего элементов И 15 и 16, вторые входы которых через вторую и третью RCU-цеиоч- ки 17 и 1В задержки подключены к пр мому и инверсному выходам Т-триг- гера 19, вход которого соединен с пр мым выходом импульсного генератора 1 .

Двухтактный транзисторный преобразователь может быть выполнен например , по полумостов ой схеме, включающей в себ  источник 20 питани , конденсаторы 21 делител  напр жени , силовой трансформатор 22, к вторичной обмотке которого подключена нагрузка 23, диоды 24 обратного тока, силовые транзисторы 25 и усилители 26 мощности дл  управлени  силовыми транзисторами.

Устройство работает следующим образом .

Задающий генератор 1 вырабатывает две взаимно инверсные последовательности импулъгов. Пр ма  иоследова0

5

тельность импульсов (диаграмма 27 на фиг. 2) поступает на счетный вход Т-триггера 19, вызыва  две противо- , фазные последовательности импульсов на пр мом и инверсном выходах Т-триг- геров. Проход  через UCD-цепочки 17 и 18 задержки, преобразованные импульсы (диаграммы 28 и 29, фиг. 2)

Q поступают каждый на один из входов элементов И 15 и 16. Таким образом, в каждый момент времени сигнал на выходе может быть только у из элементов И 15 и 16. За счет цепочек

5 и 1 8 задержки в течение времени 1г (диа раммы 28 и 29, фиг. 2) сигнал на выходе элементов И 1э и 16 по витьс  не может независимо от сш- нала на друаом входе элементов И 15 и 16. Это исключает возможность возникновени  сквозных токов в двухтактных преобразовател х.

Выходные CHI налы элементов И 15 и 1Ь (.диаграммы 37 и 38, фиг. 2), поступа  через усилители 26 мощности на силовые транзисторы 2.5 (токи баз транзисторов 25 показаны на диаграммах 39 и 40, фш . 2), управл ют работой преобразовател . Наибольшее вли ние на работу преобразовател  оказывают инерционные свойства силовых транзисторов , про вл ющиес  в задержке выключени  , необходимой дл  рассасывани  избыточного зар да в базе. Поэтому условном отсутстви  сквозных токов в преобразователе  вл етс  выражение .(ч которое легко выполн етс  дл  всех режимов работы преобразовател  .

Устройство может работать в двух различных режимах в зависимости от величины входного напр жени . Рассмотрим случай, когда величина входного напр жени  меньше нижнего уровн  диапазона допустимых величин входных напр жений, например, при пуске преобразовател . Импульс с второго выхода задающего генератора 1 (диаграмма 30, фиг. 2) через элемент ШШ- НЕ 12 поступает на S-вход US-триггера 11 и,- если он находитс  в сброшен- ном состо нии, переводит его в состо ние с высоким потенциалом на выходе (диаграмма 34 фиг. 2).

Высокий потенциал- с выхода RS-триг- гера поступает на входы элементов И 15 и 16, поэтому на выходе одного из них, например 15 (диаграмма 37, фиг.2), по вл етс  сигнал, вызывающий

0

5

0

5

0

5

ток базы силового транзистора 25 (диаграмма 39, фи. 2) и по вление напр жени  на вторичной обмотке силового трансформатора 22 (диаграмма 41, фиг. 2), а следовательно, и напр жение Uj на выходе датчика 9 выходного напр жени  преобразовател  (диаграмма 31 , фиг. 2).

Напр жение Ug, поступа  на вход интегратора 4, начинает зар жать накопительный конденсатор 6. Напр жение на конденсаторе (диаграмма 32, фиг. 2) до момента времени t возочередного импульса -задчющр о генератора (диаграммы 27 и 30). При этом Т-триггер 19 иереходнч в другое ус- тойчивое состо ние, перевод  cm нал управлени  силовым транзистором с выхода элемента И 15 на вход элемента И 16 (диаграмма 39, фиг. 2). Таким образом, если входное напр жение не 10 достаточно дл  того, чтобы обеспечить необходимую величину среднего значени  выходного напр жени  преобразовател , силовые транзисторы переключаютс  с максимальным коэффициентом растает до величины меньшей, чем опор-j5 заполнени  импульса, включа сь с ми- ное напр жение Uy источника управл ю- нимальной задержкой, необходимой дл 

исключени  сквозных токов преобразовател , а накопительный конденсатор 6 разр жаетс  в моменты поступлени 

щего напр жени . Поэтому компаратор 3 остаетс  в состо нии с нулевым потенциалом на выходе и сигнал на включение ключа 7 дл  разр да конденсатора 20 импульсов задающего генератора 1. 6 в этом полунериоде не поступает. Если величина входного напр жени 

В известном устройстве така  ситуаци  приводит к аварии преобразовател ,

становитс  больше минимального уровн , при котором уже возможно получение номинального значени  выходного

так как конденсатор 6 продолжает зар жатьс  до тех пор, пока напр жение на нем не достигнет величины управл ющего напр жени  Uy. Этот момент времени неконтролируем, и это, как правило, приводит к несимметричному режиму перемагничИвани  силового тран сформатора.

В момент времени t( с инверсного выхода импульсного генератора 1 (диаграмма 30, фиг. 2) на один вход элемента ШШ-11Е 13 поступает в виде импульса низкий потенциал от задающего генератора, а с выхода элемента ИЛИ- НЕ 12 на другой вход - также низкий потенциал, так как с выхода RS-триг- гера 11 на входе элемента ИЛИ-НЕ 12 присутствует (диаграмма ЗЬ, фиг.2) высокий потенциал. Поэтому с выхода элемента Ш1И-НЕ 13 на вход ключа 8 поступает положительный импульс (диаграмма 33, фиг. 2), вследствие чего в момент времени t происходит разр д конденсатора 6 (диаграмма 32, фиг.2), Таким образом, в следующем полуперио- де зар д накопительного конденсатора 6 начинаетс  с нулевого значени .

Если среднее значение выходного напр жени  преобразовател  в следующем полуиериоде оп ть меньше установленной величины, заданной величиной

становитс  больше минимального уровн , при котором уже возможно получение номинального значени  выходного

25 напр жени  преобразовател , вступает в работу система стабилизации среднего значени  выходного напр жени . На фиг. 2 начина  с третьего полупериода зар д конденсатора 6 интеграто30 Ра 4 до величины управл ющее напр жени  Ь у происходит -раньше, чем поступит следующий импульс импульсного генератора. Например, в момент t2 (диаграмма 32, фиг. 2) с выхода компаратора 3 на вход ключа 7 и вход элемента И 10 поступает положительный импульс напр жени , что приводит к разр ду конденсатора 6 и поступлению импульса на К-вход RS-триггера 11, так как на другом входе элемента И 10 в этом врем  присутствует положительный потенциал. Триггер 11 переходит J3 состо ние с нулевым потенциалом на выходе (.диаграмма 34, фиг. 2), запреща  прохождение сигнала на выходах элементов И 15 и 16 (диаграмма 37, фиг. 2), что приводит к выключению работавшего силового транзистора (диаграмма 39 тока базы, фиг. 2).

CQ Через некоторое врем  , определ емое временем рассасывани  избыточного зар да в базе, в момент времени I,,. падает до нул  напр жение на вторичной обмотке силового трансформатора

35

40

45

управл ющего напр жени  Uу, то выклю- (диаграмма 41, фиг. 2) и на выходе чение силового транзистора 25 (диа- датчика выходного напр жени  преобра- граммы 40 и 41) и разр д конденсате-, ра 6 (диаграмма 32, фиг. 2) оп ть

происход т в момент (t2) поступлени 

зовател  (диаграмма 31, фиг. 2). За это врем  до момента Ц напр жение на конденсаторе 6 интегратора 4 успеочередного импульса -задчющр о генератора (диаграммы 27 и 30). При этом Т-триггер 19 иереходнч в другое ус- тойчивое состо ние, перевод  cm нал управлени  силовым транзистором с выхода элемента И 15 на вход элемента И 16 (диаграмма 39, фиг. 2). Таким образом, если входное напр жение не достаточно дл  того, чтобы обеспечить необходимую величину среднего значени  выходного напр жени  преобразовател , силовые транзисторы переключаимпульсов задающего генератора 1. Если величина входного напр жени 

становитс  больше минимального уровн , при котором уже возможно получение номинального значени  выходного

напр жени  преобразовател , вступает в работу система стабилизации среднего значени  выходного напр жени . На фиг. 2 начина  с третьего полупериода зар д конденсатора 6 интегратоРа 4 до величины управл ющее напр жени  Ь у происходит -раньше, чем поступит следующий импульс импульсного генератора. Например, в момент t2 (диаграмма 32, фиг. 2) с выхода компаратора 3 на вход ключа 7 и вход элемента И 10 поступает положительный импульс напр жени , что приводит к разр ду конденсатора 6 и поступлению импульса на К-вход RS-триггера 11, так как на другом входе элемента И 10 в этом врем  присутствует положительный потенциал. Триггер 11 переходит J3 состо ние с нулевым потенциалом на выходе (.диаграмма 34, фиг. 2), запреща  прохождение сигнала на выходах элементов И 15 и 16 (диаграмма 37, фиг. 2), что приводит к выключению работавшего силового транзистора (диаграмма 39 тока базы, фиг. 2).

Через некоторое врем  , определ емое временем рассасывани  избыточного зар да в базе, в момент времени I,,. падает до нул  напр жение на вторичной обмотке силового трансформатора

(диаграмма 41, фиг. 2) и на выходе датчика выходного напр жени  преобра-

зовател  (диаграмма 31, фиг. 2). За это врем  до момента Ц напр жение на конденсаторе 6 интегратора 4 успевает возрасти до некоторой величины, котора  сохран етс  на нем до начала зар да в следующем полупериоде, внос  поправку в систему стабилиза- ции, учитывающую инерционные свойства транзисторов.

Следующий импульс 27 с пр мого выхода задающего генератора 1 приводит триггер 19 в другое устойчивое состо ние, поэтому через врем  tt к передаче сигнала включени  на силовой транзистор буде т готов снова элемент И 15. Одновременно импульс ЗР с второго выхода задающего генератора 1 проходит через элемент ШШ-НЕ 12 (диаграмма 36, фиг.2), так как напр жение 35 на выходе цепочки 14 задержки , поступающее с выхода RS-триг- гера 11 (диаграмма 34) с задержкой, некоторое врем  меньше нижнего уровн  логического нул . Импульс 36, поступающий на Ы-вход триггера 11, переводит его в состо ние с высоким потенциалом, разреша  прохождение сигнала включени  СИЛОВОЕО транзистора через элементы И 15 и 16. Это приводит к включению в момент t0 силового транзистора и по влению напр жени  на выходах преобразовател  и дат чика выходного напр жени . Затем процесс повтор етс , привод  к выключению силового транзистора в момент t чере з врем  Ј, после срабатывани  компаратора 3 в .момент tfe. Таким об- разом осуществл етс  точна  стабилизаци  выходного напр жени  на заданном уровне.

В устройстве осуществл етс  автоматическое включение и отключение системы стабилизации выходного напр жени  преобразовател  при переходе входного напр жени  через границу диапазона минимально допустимых входных напр жений без применени  измерител  мгновенных значений входного напр жени . Это обеспечивает увеличение функциональной надежности устройства при работе в переходных режимах и расширение его функциональных возмож- ностей по сравнению с известным устройством , так как по вл етс  возмож ность управлени  двухтактным преобразователем , исключив возможность возникновени  сквозных токов силовых транзисторов.

Claims (1)

1. Предлагаемое техническое решение обеспечивает увеличение надежности работы устройства в переходных режимах, а также упрощение и уменьшение трудоемкости первоначальной отладки преобразовател , так как имеетс  возможность плавного увеличени  входного напр жени  при ненастроенной системе стабилизации и даже при неисправност х в петле обратной св зи системы стабилизации. Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  транзисторным преобразователем, содержащее импульсный генератор, компаратор, первый вход которого подключен к выходу источника управл ющего напр жени , второй вход соединен с выходом интегратора, накопительный элемент которого шунтирован ключом, выход соединен с управл ющим входом ключа, вход интегратора соединен с выходом датчика выходного напр жени  преобразовател , RS-триггер, о т л и ч а ю- щ е е с   тем, что, с целью повышени  надежности и расширени  области использовани , оно снабжено Т-триггером , двум  элементами И, трем  элементами задержки, элементом ШШ, двум  элементами ШШ-НЕ и вторым ключом, шунтирующим накопительный элемент интегратора , причем управл ющий вход второго ключа соединен с выходом первого элемента ШШ-UE, первый вход которого соединен с инверсным выходом импульсного генератора и первыми входами второго элемента ШШ-НЕ и первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом компаратора, выход - с R-входом КЗ-триггера, второй вход первого элемента ШШ-НЕ соединен с выходом второго элемента ШШ-НЕ и S-входом RS-триггера, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов ШШ и через первый элемент задержки с вторым входом второго элемента ШШ-НЕ, вторые входы второго и третьего элементов И через второй и третий элементы задержки соединены с пр мым и инверсным выходами Т-триггера, выходы предназначены дл  подключени  транзисторов преобразовател , выход

   f

   Т-триггера подключен к пр мому выходу импульсного генератора,

   W