SU767937A1 - Устройство дл управлени транзисторным инвертором - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к электротехнике , и в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в устройствах управлени , формирующих модулированные по ширине сигналы (ШИМ) дл  ключевых вторичных источников питани  (ВИП).

Известны устройства управлени , формирующие сигналы с щин дл  управлени  силовыми ключевыми приборами, содержащие задающий генератор (ЗГ), генератор пилообразного напр жени  (ГПН), компаратор напр жени , импульсный усилитель и усилитель обратной св зи (1).

Однако два отдельных ГПН требуют идентичности параметров резисторов, конденсаторов , диодов с тем, чтобы в результате формировани  ШИМ-сигнала получить строго одинаковую длительность в обоих полупериодах выходного напр жени ; кроме того, в случае превыщени  сигнала управ;)ени  над амплитудой пилы ГПН, компаратор не переключаетс  и выходной триггер формирует посто нное напр жение, а не импульсное.

Введение ограничени  максимального и минимального коэффициентов заполнени  ШИМ-сигнала возможно путем стабилизации предельных значений сигнала управлени  и амплитуды пилы ГПН, что приводит к значительному усложнению схемы.

J Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  управлени  переключательным источником питани , содержащее ГПН, компаратор времени паузы, триггер, четыре логи еские схемы, два импульсных усилител .

0 На входы компаратора подаютс  сигналы с ГПН, содержащего отдельный выход на триггер,, и управл к)щее напр жение. Be- . личина управл ющего напр жени  задает длительность импульса, т. е. коэффициент заполнени  периода выходного сигнала ком15 паратора. С помощью четырех схем типа И, компаратора и триггера вырабатываютс  две импульсные последовательности, смещенные по фазе одна относительно друной на 180°. Эти последовательности используютс  дл  управлени  силовыми ключами инвертора. Компаратор времени пау зы обеспечивает ограничение максимального значени  коэффициента заполнени  пе .риода, т. е. формирует об зательную раузу в работе силовых ключей, необходимую дл  рассасывани  носителей зар дов в базах, а также дл  исключени  CKft63Hbix токов в инверторах напр жени  2. Недостатком известного устройства уП аВлёнШ  вл етс  сложность схемы ограничени  из-за введени  дьполнительно Ж1ш№Ш15атбра времени паузы и четырех логических схем И, с помощью которых происходит сложение сигнала с компаратора и сигнала с компаратора паузы. Другой существенный недостаток у строй ства заключйетсй в отсутствии ограничени  минимального значени  коэффициента заполнени . Как известно, в высокочастотных инверторах, содержащих силовой трансфорЖатор , г(ри переходных процессах управл ющкй сигнал может принимать предельные значени , при этом возможно пройадШке импульса управлени  в одном или HectciirtbKHx прлупериодах напр жени . С другой cTOpoHfai. применение автоматической защиты по току силовых транзисторбв -инвертора также может привести К возникновению предельного сигнала, подаваемого на компаратор. В результате Нарушаетс  симметричный режим перемагШчиваНИ  сердечника силового трансформатора , возникает его подмагничивание, что приводит к пёрегрузкеГТвплбть до выхода из стро  силовых ключей инвертора. Кроме того, несимметричный режим пере-, магничйвани  резко ухудшает качество вы: ходного напр жени  стабилизатора, по вл ютс  колебани  напр жени  и значитель ньГе йизкочастотнйе составл ющие пульсации . Если сигнал формируетс  путем геойётрйческого сложени  переменных напр  ений ведущего и йедомого генераторов, ipHMCM ведомый запускаетс  сигналом с toMnapatopa, то при отсутствии ограничени  оДин из генераторов вообще не работает . Цель изобретени  - повь1щение надежности устройства. Поставленной цёЖдостиТгаетад тем, что устройство дл  управлени  инвертором, содержащее задающий генератор, соединен:ный со вхбДбй. теиераТора . пилообразного 1{апр жен№й, вЫход которого соединен с пербьш, входом компаратора, второй вход Тсйтбр го лбдключен к выходу источника сигнала управлени , а выход, через импульсный усилитель К входу первого Григгера, сиабЖёйб узлом задержки, вторйм триггеров, йвУм  последовательными ЯС-Щеййни, диодом; Двум  усилител ми й -ЙЙуйй узлймй сложени , причем выход ЗiaдaloШfo генерйтора сбедийен со входом узла задержки и через первую последо-нательную RC-Цёпь и ДнбД с вторым вхоДом кЬмпаратора, выход генератора пилоJ образного напр жени  через вторую последовательную RC-цёпь соединён с входов импульсного усилител , выход узла задержки подключен к входу второго триггера, а выходы обоих триггеров соединены с выходами соответствующих усилителей, первые выходы которых соединены с входами первого узла сложени , а вторые выходы- с входами второго узла сложени . На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства управлени  инвертором; на фиг. 2 - диаграммы, по сн ющие принцип работы устройства управлени  инвертором. Устройство управлени  содержит задающий генератор 1, узел 2 задержки, генератор 3 пилообразного напр жени , усилитель 4 , используемый в качестве ис-, точника сигнала управлени , компаратор 5, первую RC-цепь 6, вторую RC-цепь 7, импульсный усилитель 8, первый и второй триггеры 9 и 10, первый и второй усилители 11 и 12, узлы 13 и 14 сложени , каждый из которых соединен с соответствующими силовыми ключами 15 и 16. Перва  RC-цепь содержит резистор 17, конденсатор 18, диод 19. Втора  RC-цепь содержит резистор 20 и конденсатор 21. Устройство управлени  инвертором работает следующим образом. Задающий генератор I формирует последовательность импульсов пр моугольной формы (фиг. 2 а). Напр жение с его выхода подаетс  на узел 2 задержки, который формирует дл  запуска триггера 9 пр мбугольные импульсы длительностью т (фиг. 26). Триггер 9 работает в счетном режиме (фиг. 2 .в). Сигнал с узла 1 поступает также на дифференцирующую RC-цепь 6.. С выхода дифференцирующей цепи 6 положительный импульс (фиг. 2 г), соответствующий по времени положительному фронту импульсов узла I, через диод 19 поЖй еТс:  на один из входов компаратора 5, Где суммируетс  с Выходным Напр жением усилител  4 (фиг. 2 д). На другой вход компаратора подаетс  напр жение (фиг. 2 е) с выхода узла 3. Коэффй1цйент заполнени  периода сигнала определ етс  выходным напр жением усилител  4. Напр жение на входе импульсного усилител  8 сигналов представл ет собой (фиг. 2 и) сумму напр жени  с выхода компаратора (фиг. 2 ж) и импульса напр жени  на резисторе 20 (фиг. 2 з). Выходной сигнал (фиг. 2 к) усилител  8 запускает триггер 10,работающий в счетном режиме. Выходные напр жени  (фиг. 2л) с двух плеч триггера 10 сдвинуты по времени относительно выходного напр жени  (фиг. 2 в) триггера 9. Триггеры 9 и 10 управл ют работой усилителей II И 12, нагрузкой которых  вл ютс  схемы 13 и 14 с/«ожени  сигналов , соединенные с соответствующими силовыми ключами 15 и 16.

Сигнал на базе транзисторов 15 и 16, получающийс  в результате сложени  сигналов усилителей 11 и 12, условно может быть представлен диаграммой (фиг. 2 м, н).

При переходных процессах, когда выходное напр жение усилител  4 меньше нулевого уровн  напр жени  с генератора 3 (интервал tg на фиг. 2), скачкообразное изменбние выходного сигнала компаратора 5 происходит за счет того, что амплитуда положительного импульса, подаваемого с дифференцирующей цепи 6 на вход компаратора 5, превышает на начальном участке линейнонарастающее напр жение , поступающее с генератора 3, выходные дигналы триггера 10 в этом случае имеют наименьший временной сдвиг относительно выходных сигналов триггера 9, сигнал управлени  силовыми ключами 15 и 16, - максимальное значение коэффициента заполнени  периода (фиг. 2 м, 2н).

При выходном напр жении усилител  4, пресыщающем амплитуду пилообразного напр жени  (интервал tj на фиг. 2), выходной сигнал компаратора 5 (фиг. 2 ж) не измен етс .Однако переключение транз .истора усилител  8 происходит за счёт запирани  его током разр да конденсатора 21 через открывающий транзистор генератора 3. Выходные сигналы триггера 10 при этом имеют максимально возможный временной сдвиг относительно выходных сигналов триггера 9, а сигнал управлени  силовыми ключами 15 и 16 - минимальное значение коэффициента заполнени  периода (фиг. 2 м, н).

Таким образом, ограничение максимального и минимального значений величины коэффициента заполнени  периода сигнала осуществл етс  с помощью узла 2 задержки , который на врем  т сдвигает запуск триггера 9 и, соответственно, сигнал на выходе усилител  11 относительно сигналов с генератора 3, цепи 6, напр жение с которой подаетс  на один , из вхоДбв компаратора 5, и цепи 7, св зывающей транзистор генератора 3 и транзистор импульсного усилител  8.

Предлагаемое устройство yпpoщaet схе му ограничени  максимального значе|ни  сигнала (отсутствует дополнительный компаратор ) и вводит об зательное ограничение наименьшего значени  коэффициента

заполнени  периода сигнала дл  управлени  силовыми ключами, повышает надежность , св занную с независимостью максимального значени  коэффициента заполнени  периода сигнала Ът амплитуды пилообразного напр жени . В качестве усилителей сигналов с триггеров могут быть использованы схемы с генераторами, имеющими трансформатор, причем коммутаци  транзнсторов двухтактных генераторов гарантируетс  при любом сигнале управлени  и практически не зависит от амплитуды пилы ГПН. Как известно, в ВИП с бестрансформаторным выходом наличие трансформаторной разв зки в цеп х управлени  силовыми ключами инвертора об зательно .

Claims (2)

1.Брунштейн. Фазовращатель, состо щий из удвоител  частоты и триггера М., «Электроника, 1976, № 21.

2.Верцберг Кейв. Управление переключательными источниками питани  с помощью БИС, М., -«Электроника 1977, № 7, с. 51-57.