SU576652A1

SU576652A1 - Device for controlling switching transistors of stabilized static converter

Info

Publication number: SU576652A1
Application number: SU7602311657A
Authority: SU
Inventors: Валерий Степанович Мальцев
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6609
Priority date: 1976-01-04
Filing date: 1976-01-04
Publication date: 1977-10-15

Description

Изобретение относитс к области электропитани радиоэлектронной аппаратуры, в частности к установкам дл широтно-импульсного управлени переключающими транзисторами статических преобразователей с регулируемым выходным напр жением иосто нного тока.The invention relates to the field of power supply of electronic equipment, in particular, to installations for pulse-width control of switching transistors of static converters with adjustable output voltage and constant current.

Известны устройства дл управлени переключающими транзисторами преобразователей напр жени , использующие одноканальиый модул тор с односторонней широтно-импульсной модул цией на удвоенной частоте работы преобразовател , в которых путем делени на два импульсна последовательность с выхода модул тора превращаетс в два симметричных канала уиравлени 1.Devices are known for controlling the switching transistors of voltage converters using a single-channel modulator with one-sided pulse-width modulation at twice the frequency of the converter, in which, by dividing into two, the pulse sequence from the modulator output turns into two symmetrical coupling channels 1.

Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс устройство дл управлени переключающими транзисторами статического стабилизированного преобразовател с регулируемым выходным напр жением, содержащее источник электропитани с заземленным полюсом, к которому подключен один из выводов вспомогательного источника электропитани , иодключаемые выходами к переключающим транзисторам преобразовател два вентил , первые входы которых соединены с выходом счетпого триггера, а вторые входы подключены к выходу компаратора на операционном усилителе, усилитель рассогласовани , выход которого соединен с одним входом компаратора, а вход служит дл подключени к выходу стабилизированного преобразовател , генератор пилообразного напр жени и задающий генератор 2. Однако схема дл управлени переключающими транзисторами сложна и неэкономична, поскольку при построении как задающего геиератора, так и генератора пилообразного папр жепи используетс большое количество схем совпадени , дискретных резисторов и конденсаторов. Целью изобретени вл етс упрощение схемы устройства, а такл-;е улучшение характеристик преобразовател п ограничение максимальной щирины импульсов модул тора. Дл этого в предлагаемом устройстве генератор пилообразного напр л ени и задающий генератор совмещены и выполнены на транзисторном мультивибраторе с эмиттерным конденсатором и дополнительной симметрией, причем вывод мультивибратора подключен к незаземленному иолюсу источника эле1 тропитаии через иервый резистор, соединеппый с другим входом компаратора, первый вход которого и выход усилител рассогласовани через один диод подключены к коллектору одного из транзисторов мультивибратора, эмиттер которого соединен со вторым резистором и входом синхронизации счетного триггера.The closest technical solution to the invention is a device for controlling switching transistors of a static stabilized converter with adjustable output voltage, which contains a power source with a grounded pole, to which one of the auxiliary power supply terminals is connected and connected to the output of the converter switching transistors two valves, the first inputs which are connected to the output of the trigger trigger, and the second inputs are connected to the output of the comparator on operational amplifier, error amplifier, the output of which is connected to one input of the comparator, and the input serves to connect to the output of a stabilized converter, a sawtooth voltage generator and a master oscillator 2. However, the circuit for controlling switching transistors is complex and uneconomical, because when built as a master geerator, and a sawtooth generator, a large number of coincidence circuits, discrete resistors, and capacitors are used. The aim of the invention is to simplify the design of the device, and also to improve the characteristics of the converter and limit the maximum width of the modulator pulses. To do this, in the proposed device, the sawtooth generator and the master oscillator are combined and made on a transistor multivibrator with an emitter capacitor and additional symmetry, the multivibrator output connected to the ungrounded orolar of the source electropia through a ivy resistor connected to another input of the comparator, the first input of which is connected the output of the error amplifier through one diode is connected to the collector of one of the transistors of the multivibrator, the emitter of which is connected to the second cut source and synchronization input of the counting trigger.

Коллектор указанного транзистора через третий резистор соединен с незазёмленным полюсом вспомогательного источника электронитани и через второй разв зывающий диод - со средней точкой резисторного делител мультивибратора. На чертеже представлена функциональна схема предлагаемого устройства. Устройство содержит мультивибратор 1 с эмиттерным конденсатором на транзисторах с дополнительной симметрией, соединенный с незаземленным полюсом источника 2 электронитани через резистор 3, к части которого подключен одни вход компаратора 4. Другой вход компаратора 4 и выход усилител 5 рассогласовани через разв зывающий диод 6 иодключены к коллектору транзистора 7 мультивибратора 1, эмиттер которого соединен с разр дным резистором 8 и входом синхронизации счетного триггера 9. Выходы счетного триггера нодключеиы к первым входам вентилей 10 и 11, ири этом вторые нходы этих ве1ггилей соединены с выходом компаратора 4. Кроме того, коллектор транзистора 7 мультивибратора 1 соединен с выходом всномогательиого источннка 12 через резистор 13 и иодключеи через разв зывающий диод 14 к средней точке делител на резисторах 15 и 16. О/дновремеиио к средней точке делител иа резисторах 15 и 16 подключена база транзисторч 17, коллектор которого соединен с базой т 1анзистора 7 мультивибратора 1 и резистором 18. Эмиттер транзистора 17 подключен к конденсатору 19 и зар дному резистору 20. При этом другие выводы конденсатора 19 разр дного резистора 8 и резистора 18 иодключены к заземленному выводу всномогательного иеточиика 12 электропитани , а зар дный резистор 20 и резистор 16 подключены к резистору 3. В иачале рабочего хода геиератора пилообразного напр жени конденсатор 19 зар л :аетс от источника 2 нитаии через зар дный резистор 20 и резистор 3. При этом иапр жеиие с конденсатора 19 и зар дного резистора 20 через делитель иа резисторах 15 и 16 подаетс на базу транзистора 17. Так как в иачале цикла работы мультивибратора падение иапр жеии па зар диом резисторе 20 превышает напр жепие на резиеторе 16, то транзистор 17 занерт. При этом заиерты и транзистор мультивибратора 17 и разв зывающие диоды 6 и 14. Отнираетс транзистор 17 тогда, когда ианр жение на зар дном резисторе 20 становитс меньше напр жени на резисторе 16. Поскольку выход транзистора 17 соединен со входом транзистора 7 мультивибратора, то процеес отпирани транзисторов протекает лавинообразно , мультивибратор опрокидываетс , а конденсатор 19 быстро разр жаетс через иасыщеииые переходы транзисторов, разр дный резистор 8 и разв зывающий диод 14, а также резистор 18. При этом импульс иапр жени иа разр дном резисторе 8 иередним фроитом нереключает счетный триггер 9. Во врем обратного хода генератора пилообразного нанр жени из-за увеличени тока через резистор 16 ианр жение на мультивибраторе с эмиттерным конденсатором на транзисторах с дополнительной симметрией надает , при этом база транзистора 7 мультивибратора в основном ноддерживаетс за счет.разр да конденсатора 19. Поскольку коллекторный ток транзистора 7 мультивибратора в большей части определ етс током через резистор 13, то носле окончани разр да коиденсатора 19 он выходит из режима насыщени . При этом транзистор 17 также выходит из режима насыщени и начинает запиратьс , что снова приводит к онрокидываиию мультивибратора и возврату его в исходное состо ние . При зар де конденеатора 19 на резисторе 3 возникает панр женис нилообразиой формы, которое иостуиаст на вход компаратора 4, где сравниваетс с выходным сигналом усилител 5 рассогласовани . Пери.оначально нанр жепне нилообразного сигнала меньше сигнала усилител 5 рассогласовани , ноэтому на выходе комнаратора 4 и на выходе одного из вентилей есть сигнал управлепи . Как только нанр жепне пилообразного сигнала превысит напр жение аналогового сигиала, компаратор 4 нереключаетс , а сигиал на его выходе и на выходах вентилей 10 и 11 стаиовитс равен нулю. Если, например, напр жение аналогового сигнала увеличиваетс , то соответственно увеличиваетс щирина импульса сигиала как на выходе компаратора 4, так и на выходе работающего в даииый момент вентил . Под действием сигналов с выходов счетного триггера 9 вентили 10 и 11 работают поочередно. В результате этого формируютс модулированные по ширине и регулируемые по заднему фронту двухкаиальиые сигналы управлени иереключаюшими траизисторами, сдвинутые друг относительно друга на 180°. Па врем обратного хода генератора пилообразного напр жени трапзистор 7 мультивибратора через разв зывающий диод 6 блокирует как вход компаратора 4, так и иодаваемый иа него сигнал с усилител 5 рассогласовани . Поскольку при этом напр жение иа части резистора 3 выше напр жени на разв зывающем диоде 6, то сигнал на выходе комиаратора 4 и иа выходе вентилей 10 и 11 отсутствует. Когда транзистор мультивибратора 7 запираете , то разв зывающий диод 6 (и разв зывающий диод 14) иод действием напр жени вспомогательного источника электропитани 12 также запираетс , а на выходе компаратора и выходе одного из веитилей по вл етс сигиал. Таким образом, в сигналах управлеии переключающими транзисторами формируетс пауза, котора , с одной стороны, устран ет вли ние на работу компаратора обратного хоДа генератора пилообразного напр жени , а с другой, - ограничивает ширину импу. управлени переключающими транзисторами.The collector of this transistor is connected to the non-grounded pole of the auxiliary electron source through the third resistor and to the midpoint of the multivibrator's resistor divider through the second decoupling diode. The drawing shows a functional diagram of the device. The device contains a multivibrator 1 with an emitter capacitor on transistors with additional symmetry, connected to the ungrounded pole of the electron source 2 through a resistor 3, to which part one input of the comparator 4 is connected. The other input of the comparator 4 and the output of the error amplifier 5 are connected to the collector the transistor 7 of multivibrator 1, the emitter of which is connected to the discharge resistor 8 and the synchronization input of the counting trigger 9. The outputs of the counting trigger are connected to the first inputs of the valve 10 and 11, in this case, the second inputs of these voltages are connected to the output of comparator 4. In addition, the collector of transistor 7 of multivibrator 1 is connected to the output of the power source 12 through resistor 13 and the switches through decoupling diode 14 to the midpoint of the divider of resistors 15 and 16 About the baseline to the midpoint of the divider resistors 15 and 16 is connected to the base transistor 17, the collector of which is connected to the base 1 of the resistor 7 of the multivibrator 1 and the resistor 18. The emitter of the transistor 17 is connected to a capacitor 19 and a charging resistor 20. Each other The terminals of the capacitor 19 of the discharge resistor 8 and the resistor 18 are connected to the grounded terminal of the power supply 12 and the charging resistor 20 and the resistor 16 are connected to the resistor 3. In the starting stroke of the saw-head geyrator, charge 19: from source 2 The voltage through the charging resistor 20 and resistor 3. At this, the output from the capacitor 19 and the charging resistor 20 through the divider and resistors 15 and 16 is fed to the base of the transistor 17. As in the beginning of the cycle of operation of the multivibrator, the drop is na diOMe charge resistor 20 exceeds the voltage on zhepie rezietore 16, the transistor 17 zanert. At the same time, the transmitter and the multivibrator 17 transistor and the decoupling diodes 6 and 14. When the transistor 17 charge becomes less than the voltage across the resistor 16, the transistor 17 turns off. Since the output of the transistor 17 is connected to the input of the transistor 7 of the multivibrator, the process unlocks transistors flow like an avalanche, the multivibrator overturns, and the capacitor 19 is quickly discharged through the rich transitions of the transistors, the discharge resistor 8 and the decoupling diode 14, and also the resistor 18. the bottom of the resistor 8 doesn’t turn off the counting trigger 9 by the frontal oscillator. During the reverse stroke of the sawtooth generator, due to an increase in current through the resistor 16 and idleness on the multivibrator with emitter capacitor, the transistor with additional symmetry impinges, while the base of the transistor 7 of the vibrator is mainly supported by the capacitor 19's discharge. Since the collector current of the transistor 7 of the multivibrator is largely determined by the current through the resistor 13, after the end of the discharge of the co-capacitor 19 it is output Diet from saturation mode. At the same time, the transistor 17 also goes out of saturation mode and begins to lock up, which again leads to the on-throwing of the multivibrator and its return to the initial state. When the condenser 19 is charged at resistor 3, a pan-shaped niloobraznuyu form occurs, which is estimated at the input of the comparator 4, where it is compared with the output signal of the error amplifier 5. Initially, the nanometer signal is less than the error signal of the amplifier 5, but therefore, at the output of the roomizer 4 and at the output of one of the gates, there is a control signal. As soon as the sawtooth signal exceeds the voltage of the analog signal, the comparator 4 is not switched off, and the signal at its output and at the outputs of the valves 10 and 11 staiowits is zero. If, for example, the voltage of the analog signal increases, then the width of the pulse of the sial increases both at the output of the comparator 4 and at the output of the valve operating at that moment. Under the action of signals from the outputs of the counting trigger 9, the valves 10 and 11 operate alternately. As a result of this, two-channel control signals are modulated in width and adjustable on the falling front, switching to switch traisistors, shifted relative to each other by 180 °. Pa reversal of the sawtooth voltage generator, the multivibrator trap 7 through the decoupling diode 6 blocks both the input of the comparator 4 and the iodine signal from the amplifier 5 mismatch. Since, in this case, the voltage of a part of the resistor 3 is higher than the voltage of the decoupling diode 6, there is no signal at the output of the commarator 4 and the output of the valves 10 and 11. When the transistor of the multivibrator 7 is locked, the decoupling diode 6 (and the decoupling diode 14) iodine is also locked by the voltage of the auxiliary power source 12, and a sigal appears at the output of the comparator and the output of one of the fans. Thus, a pause is formed in the control signals of the switching transistors, which, on the one hand, eliminates the influence on the comparator of the reverse drive of the saw-tooth generator, and on the other hand, limits the width of the imp. control switching transistors.

Наличие паузы в сигналах управление: увеличивает устойчивость стабилизированного преобразовател напр жени при малых токах нагрузки и увеличивает его надежность благодар исключению влени перекрыти .The presence of a pause in the control signals: increases the stability of a stabilized voltage converter at low load currents and increases its reliability by eliminating the phenomenon of overlap.

При изменени х напр жени источника электропитани частота работы задающего генератора предлагаемого устройства дл управлени переключающими транзисторами измен етс незначительно. В то же врем амплитуда напр жени пилообразного сигнала на выходе компаратора измен етс практически пропорционально напр жению источника питани . Благодар этому повыщаетс стабильность напр жени на выходе регулируемого преобразовател , при этом предлагаема схема пропое и экономичнее известной.With variations in the voltage of the power supply, the frequency of operation of the master oscillator of the proposed device for controlling switching transistors varies slightly. At the same time, the voltage amplitude of the sawtooth signal at the output of the comparator varies almost in proportion to the voltage of the power source. Due to this, the stability of the voltage at the output of the adjustable converter increases, and the proposed circuit is simpler and more economical than the known one.

Форм у л а и 3 о б р е т с и и Formula and 3 and about b and e and

Устройство дл управлени переключающими транзисторами статического стабилизированного преобразовател с регулируемым выходным наир жением, содержащее источник электропитани с заземленным полюсом, к которому подключен один из выводов вспомогательного источника электропитани , подключаемые выходами к переключающим транзисторам преобразовател два вентил , первые входы которых соединены с выходом счетного триггера, а вторые входы подключены к выходу компаратора на операционном усилителе , усилитель рассогласовани , выход которого соединен с одним входом компаратора, аA device for controlling switching transistors of a static stabilized converter with adjustable output voltage, containing a power source with a grounded pole, to which one of the terminals of the auxiliary power source is connected, connected by outputs to the switching transistors of the converter, two valves, the first inputs of which are connected to the output of the counting trigger, and the second inputs are connected to the output of the comparator on the operational amplifier, the error amplifier, the output to the second is connected to one input of the comparator, and

вход служ1 т дл подключени к выходу стабилизированного преобразовател , генератор пилообразного напр жени п задающий генератор , отличающеес тем, что, с целью уирощени схемы устройства, а также улучщени характеристик преобразовател пугем псключени вли ни обратного хода генератора пилообразного нанр жени на работу компаратора и ограничени максимальнойthe input is used to connect to the output of a stabilized converter, a sawtooth voltage generator and a master oscillator, characterized in that, in order to broaden the circuit of the device, as well as to improve the characteristics of the converter using the inversion effect of the sawtooth generator and limit the maximum

ширины импульсов модул тора, генератор пилообразного наир л ени и задающий генератор совмещены и выполнены на транзисторном мультивибраторе с эмиттерным конденсатором и дополнительной симметрией, причем вывод мульгивибраторов подключен к незаземленному полюсу источника электропитани через первый резистор, соединенный с другим входом компаратора, первый вход которого и выход усилител рассогласовани через один диод подключены к коллектору одного из транзисторов мультивибратора, эмиттер которого соединен со вторым резистором II входом синхронизации счегного триггера, кроме того, коллектор указанного транзистора через третий резистор соединен с незаземленным полюсом вспомогательного источника электропитани и через второй разв зывающий диод - со средней точкой резисторного делител мультивибратора.modulator pulse widths, sawtooth generator and master oscillator are combined and made on a transistor multivibrator with an emitter capacitor and additional symmetry, with the output of the multivibrators connected to the ungrounded power supply pole through the first resistor connected to another input of the comparator, the first input of which and the output the error amplifier through one diode is connected to the collector of one of the transistors of the multivibrator, the emitter of which is connected to the second resistor The rum II synchronization input of the trigger trigger, in addition, the collector of the specified transistor is connected through the third resistor to the ungrounded pole of the auxiliary power source and through the second decoupling diode to the midpoint of the multivibrator resistor divider.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Александров Ф. Н. Оптимизаци транзисторного ннвертора в низковольтном источнпке питаии . Электросв зь, 1972, N° 7, с. 72-76.1. Alexander F.N. Optimization of the transistor inverter in a low-voltage power supply. Electricity, 1972, N ° 7, p. 72-76.

2.Патент ФРГ .Y 1961705, кл. 21с 67/10, 1973.2. The patent of FRG. Y 1961705, cl. 21c 67/10, 1973.

-л - V Jl - v j

Ф- ----Ч||Игв F- ---- H || IgV

576652576652