SU1677814A1

SU1677814A1 - Stabilizing dc transformer

Info

Publication number: SU1677814A1
Application number: SU894730205A
Authority: SU
Inventors: Виктор Алексеевич Белов
Original assignee: Предприятие П/Я В-2969
Priority date: 1989-08-15
Filing date: 1989-08-15
Publication date: 1991-09-15

Abstract

Изобретение относитс к вторичным источникам питани различной аппаратуры. Целью изобретени вл етс расширение области применени и повышение надежности . Стабилизаци выходного напр жени обеспечиваетс с помощью след щей системы, измен ющей длительность импульсов широтно-импульсного модул тора 2. При выходе из стро одного из транзисторов усилител 7 мощности напр жение с выхода интегрирующей RC-цепи 14 становитс больше порогового напр жени источника 17 и компаратор 16 переключаетс в другое состо ние. Селекторы 3 и 4 запираютс сигналом с выхода инвертора 18. Преобразователь выключаетс , что исключает аварийные ситуации в нем. 2 ил.The invention relates to secondary power sources of various apparatus. The aim of the invention is to expand the scope and increase reliability. The output voltage is stabilized by means of a servo system that changes the pulse duration of the pulse-width modulator 2. When one of the transistors of the power amplifier 7 fails, the voltage from the output of the integrating RC circuit 14 becomes greater than the threshold voltage of the source 17 and the comparator 16 switches to another state. The selectors 3 and 4 are locked by a signal from the output of the inverter 18. The converter is turned off, which eliminates emergency situations in it. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к. электротехнике , в частности к устройствам преобразовани энергии посто нного тока на входе в энергию посто нного тока на выходе.The invention relates to electrical engineering, in particular, to devices for converting direct current energy at the input to direct current energy at the output.

Целью изобретени вл етс расширение области применени и повышение надежности .The aim of the invention is to expand the scope and increase reliability.

На фиг. 1 представлена структурна схема преобразовател ; на фиг. 2 - временные диаграммы.FIG. 1 shows a converter block diagram; in fig. 2 - time diagrams.

Стабилизирующий преобразователь содержит задающий генератор 1, через ши- ротно-импульсный модул тор 2, селекторы 3 и 4, предварительные усилители 5 и 6, усилитель 7 мощности, выпр митель 8 и фильтр 9 подключенный к выходным выводам 10 и второму входу широтно-импульсного модул тора. Вход счетного триггера 11 подключен к выходу задающего генератора, а выходы - к вторым входам селекторов 3 и 4. Выход широтно-импульсного модул тора,The stabilizing converter contains a master oscillator 1, through a pulse-width modulator 2, selectors 3 and 4, pre-amplifiers 5 and 6, a power amplifier 7, rectifier 8 and a filter 9 connected to the output terminals 10 and the second input of the pulse-width module Torah. The input of the counting trigger 11 is connected to the output of the master oscillator, and the outputs to the second inputs of the selectors 3 and 4. The output of the pulse-width modulator,

кроме того, через первый инвертор 12, логический элемент И 13, интегрирующую RC- цепь 14, резистор 15 подсоединен к первому входу компаратора 16, второй вход которого подключен к выходу источника 17 порогового напр жени , а выход - через второй инвертор 18 к третьим входам селекторов 3 и 4 и через диод 19 к первому входу компаратора .In addition, through the first inverter 12, the AND 13 logic unit integrating the RC circuit 14, the resistor 15 is connected to the first input of the comparator 16, the second input of which is connected to the output of the source 17 of the threshold voltage, and the output through the second inverter 18 to the third inputs selectors 3 and 4 and through the diode 19 to the first input of the comparator.

На временных диаграммах (фиг. 2) изображены сигналы в следующих точках: а - выходные импульсы широтно-импульсного модул тора; б - выходные импульсы первого логического инвертора 12; в - выходные импульсы выпр мител 8; г - выходные импульсы логического элемента И 13; g - импульсы на выходе интегрирующей RC-цепи 14; е - напр жение на выходе второго логического инвертора 18.The time diagrams (Fig. 2) show signals at the following points: a - output pulses of a pulse-width modulator; b - output pulses of the first logic inverter 12; c - output pulses of rectifier 8; g - output pulses of the logical element And 13; g - pulses at the output of the integrating RC circuit 14; e is the voltage at the output of the second logic inverter 18.

Работает преобразователь следующим образом.The converter works as follows.

О х| xl 00About x | xl 00

-А-BUT

К TO

Задающий генератор 1 формирует на своем выходе импульсы, которые управл ют работой широтно-импульсного модул тора 2 и измен ют состо ние счетного триггера 11, с выхода которого снимаютс пр моугольные импульсы с фазами 0 и 180°, чем обеспечиваетс разделение импульсов широтно-импульсного модул тора 2 на два канала селекторами 3 и 4. Импульсы широтно-импульсного модул тора, скважность которых мен етс в зависимости от внешних дестабилизирующих факторов, с фазами 0 и 180° с выходов селекторов 3 и 4 поступают на входы предварительных усилителей 5 и 6. Предварительные усилители обеспечивают согласование выходных цепей селекторов 3 и 4 с низким входным сопротивлением транзисторов усилител мощности 7 и обеспечивают гальваническую разв зку входного питающего напр жени от выходных цепей преобразовател .The master oscillator 1 generates pulses at its output that control the operation of the pulse-width modulator 2 and change the state of the counting trigger 11, from the output of which square-wave pulses with phases 0 and 180 ° are removed, which ensures the separation of the pulses of the pulse-width modulus torus 2 into two channels with selectors 3 and 4. Pulses of a pulse-width modulator, the duty cycle of which varies depending on external destabilizing factors, with phases 0 and 180 ° from the outputs of selectors 3 and 4 are fed to the inputs of the preamplifiers 5 and 6. The preamplifiers match the output circuits of the selectors 3 and 4 with the low input resistance of the transistors of the power amplifier 7 and provide for the galvanic isolation of the input supply voltage from the output circuits of the converter.

Двухтактный усилитель 7 мощности преобразует входные импульсы в двухпо- л рное напр жение, которое через силовой трансформатор, вход щий в состав усилител мощности, подаетс на выпр митель 8.The push-pull power amplifier 7 converts the input pulses into a two-pole voltage, which is fed to the rectifier 8 through the power transformer included in the power amplifier.

Однопол рные импульсы на выходе выпр мител сглаживаютс фильтром 9 и в виде посто нного напр жени поступают на выходные выводы 10 и второй вход широтно-импульсного модул тора. Стабилизаци выходного напр жени обеспечиваетс путем изменени скважности широтно-мо- дулированных импульсов. Если, к примеру, выходное напр жение преобразовател под воздействием дестабилизирующих факторов увеличилось, то повышенна величина выходного напр жени поступает на второй вход широтно-импульсного модул тора . След ща система широтно-импульсного модул тора уменьшает длительность выходных импульсов, чем обеспечиваетс возврат выходного напр жени преобразовател к номинальному значению.Unipolar pulses at the output of the rectifier are smoothed by filter 9 and in the form of a constant voltage are fed to the output pins 10 and the second input of the pulse-width modulator. The output voltage is stabilized by varying the duty cycle of the pulse width modulated pulses. If, for example, the output voltage of the converter under the influence of destabilizing factors has increased, then the increased value of the output voltage goes to the second input of the pulse-width modulator. A trailing pulse width modulator system reduces the duration of the output pulses, which ensures that the output voltage of the converter returns to the nominal value.

При исправном состо нии транзисторов усилител 7 мощности (импульсные напр жени изображены на временных диаграммах в интервале времени t0-ti) длительность импульсов на выходе выпр мител 8 равна или, за счет конечного времени рассасывани носителей в базовой и коллекторной цеп х транзисторов усилител мощности, немного превышает (на величину A t) длительность импульсов на выходе широтно-импульсного модул тора. При этом на выходе логического элемента И формируютс импульсы большой скважности длительностью , равной времени рассасывани носителей . Из-за малой длительности указанных импульсов на выходе интегрирующей RCцепи 14 амплитуда импульсов мала и ее величина не превышает величины порогового напр жени . Компаратор 16 находитс в исходном состо нии, т.е. на его выходе присутствует сигнал логического нул , который задает на выходе инвертора 18 сигнал логической единицы, открывающий селекторы 3 и 4 по третьим входам. Диод 19 находитс в запертом состо нии.When the transistors of the power amplifier 7 are in good condition (the pulse voltages are shown on time diagrams in the time interval t0-ti) the duration of the pulses at the output of the rectifier 8 is exceeds (by the value of A t) the pulse duration at the output of the pulse-width modulator. At the same time, at the output of the logic element I, pulses of a large duty cycle with a duration equal to the resorption time of the carriers are formed. Due to the short duration of these pulses at the output of the integrating RC circuit 14, the amplitude of the pulses is small and its magnitude does not exceed the threshold voltage. The comparator 16 is in the initial state, i.e. at its output there is a logical zero signal, which sets the signal of a logical unit at the output of the inverter 18, which opens the selectors 3 and 4 on the third inputs. Diode 19 is in the locked state.

0 Предположим, в момент времени ц произошел отказ одного из транзисторов усилител мощности, например, в св зи с тепловым пробоем или из-за возникновени экстратоков. Транзистор при этом становит5 с неуправл емым и по окончании управл ющего импульса остаетс в открытом состо нии. Длительность импульса на выходе выпр мител значительно превышает длительность управл ющего импульса (дли0 тельность импульса широтно-импульсного модул тора), амплитуда выходного импульсного напр жени интегрирующей цепи становитс больше порогового напр жени , которое показано на фиг. 2д пункти5 ром, и компаратор 16 переключаетс в другое состо ние, при котором на его выходе формируетс сигнал логической единицы . Селекторы 3 и 4 запираютс сигналом логического нул с выхода инвертора 18.0 Suppose that at the time moment q one of the transistors of the power amplifier failed, for example, due to thermal breakdown or due to the occurrence of extracurrents. In this case, the transistor becomes 5 with an uncontrolled one and after the end of the control pulse remains in the open state. The pulse duration at the output of the rectifier considerably exceeds the duration of the control pulse (pulse width of the pulse-width modulator), the amplitude of the output pulse voltage of the integrating circuit becomes greater than the threshold voltage, which is shown in FIG. 2d by a point, and the comparator 16 switches to another state, at which a logical unit signal is generated at its output. The selectors 3 and 4 are locked with a logic zero signal from the output of the inverter 18.

0 Устойчивое состо ние компаратора во втором состо нии поддерживаетс за счет положительной обратной св зи через диод 19. Преобразователь выключаетс , что исключает аварийные ситуации в преобразовате5 ле.0 The steady state of the comparator in the second state is maintained by positive feedback through the diode 19. The converter is turned off, which eliminates emergency situations in the converter.

Изобретение- позвол ет исключить вы- ход из стро всех транзисторов усилител The invention allows to eliminate the failure of all transistors of an amplifier.

мощности в случае отказа одного из них.power in case of failure of one of them.

Особенно это существенно в мощных (с вы0 ходной мощностью в КВт и более) источниках питани , где примен етс большое количество параллельно включенных транзисторов , так как отказ не приобретает лавинообразного характера, что повышаетThis is especially significant in powerful (with an output power of KW and more) power sources, where a large number of parallel-connected transistors are used, since the failure does not become avalanche-like, which increases

5 надежность работы схемы.5 reliability of the circuit.

Claims

Claims of the Inverter DC Voltage Converter, containing a master oscillator, the output connected to

0 by the input of the counting trigger, the outputs of which are connected to the first inputs of the first and second selectors, a push-pull power amplifier connected to the input terminals, and the output through a series-connected rectifier and filter to the output terminals, the first logical inverter and comparator, the first input of which is connected to a threshold voltage source, characterized in that, in order to expand

application areas and increase reliability, a pulse-width modulator, a second logic inverter, two amplifiers, an AND element, an integrating RC circuit, a resistor and a diode, are introduced, the master input of the pulse-width modulator is connected to the output of the master oscillator, the output is the second inputs of the first and second selectors and the input of the first logic inverter, and the control input of the pulse-width modulator is connected to the output of the filter, the output of the first logic inverter is connected to the first input of the And element, the second input

0

which is connected to the output of the rectifier, and the output through the integrating circuit is connected to a common bus, and the connection point of the resistor and the capacitor of the integrating RC circuit is connected to the second input of the comparator through the resistor, the output of which is connected to the third inputs of the first and second selectors through the second logical inverter The outputs of which are connected to the control inputs of the push-pull power amplifier through the corresponding amplifiers, and a diode in the forward direction is connected between the output of the comparator and its second input.