Claims (3)
; При этой пдрвый подключен к базо-коплекторным 1 переходам и сфазирован со вторым подключенныи к базо-эмит ; 39 терным переходам транзисторов, таким образом, чтобы изменение пол рности его напр жени происходило раныие на врем выхода транзистора из насыщени 3. Недостатком известного устройства вл етс неоправданно завышенна габаритна мощность первого генератора , который должен быть рассчитан на полное напр жение заданной частот и максимальное значение тока, который тем не менее потребл етс импульсно на очень малом промежутке пе риода. Здесь возникают серьезные тру ности переключени такого генератора и обеспечени его нормальной работы при резко переменной нагрузке. Цель изобретени - повышение технико-энергетических характеристик регул тора. Поставленна цель дoctигaeтc тем что в регул торе напр жени , содержа щем инвертор на транзисторных ключах с усилителем-формирователем i управл щего сигнала и с блоками подготов ки их к выключению, соединенными с базо-коллекторными переходами транзисторов Г) коммутаторов, выполненных например, по схеме мостового инвертора , задающий генератор, подключенный к формирователю тактовых мпульсов и к формирователю встречно измен ющихс пилообразных напр жений, соединенных с управл ющим входом ре-г гул тора и с двум каналами управлени каждым коммутатором, включающими компаратор с цеп ми, задающими порог срабатывани , формирователь блокирующих импульсов и ведомый автогенератор , выходом подключенный к базо-эмиттерным переходам транзис торных ключей коммутаторов, каждый канал управлени выполнен из последовательно соединенных компаратора, формировател блокирующих импульсов, дополнительно введенного блока подготовки выключени транзисторклх клю чей коммутатора и ведомого автогенератора , синхронизирую(дим входом соединенного с усилителем-формирователем управл ющего сигнала инвертора и через блок подготовки выключени его транзисторов с задающим генератором , причем первый и дополнительно введенный второй формирователи тактовых импульсов подклюдены соответственно ко второму и третьему вхо дам формирователей блокирующих импульсов ; каждого канала. 1 При ЭТОМ блок подготовки выключени может быть выполнен, например, в виде импульсного усилител с трансчформаторным выходом с амплитудой и длительностью сигнала не меньше необходимых дл рассогласовани неосновных носителей из области базы транзисторных ключей инвертора и коммутаторов Усилитель формирователь выполнен на базе триггера со счетным входом и трансформаторного усилител мощности.. Формирователь блокирующих импульсов выполнен в виде двух последовательно включенных логических элементов 2И-НЕ, причем его первый и второй входы образованы входами первого элемента, третий - входом второго , а выход - выходом последнего. На фиг. 1 приведена блок-схема регул тора напр жени на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы в узловых точках схемы; на фиг 4 - пример выполнени формировател блокирующих импульсов; на фиг. 5 - временные диаграммы в узловых точках формировател блокирующих импульсов. Регул тор напр жени содержит мостовой инвертор 1 с ключевыми элементами 2-5, в диагональ которого включен высокочастотный трансформатор 6, питающий вторичными обмотками И мостовых коммутаторов 7 и .8, на ключах 9-12, соединенных последовательно с нагрузкой 13 и фильтром И, а также задающий генератор 15, подключенный к формировател м 16 и 17 тактовых импульсов и к формировател м 18 и 19 линейно нарастающего и линейно спадающего пилообразных напр жений, соответственно, соединенных с управл ющим входом регул тора 20 и с двум каналами 21 и 22 управлени , каждым коммутатором 7 и.8. Канал управлени состоит из последовательно соединенных .компаратора 23 с цеп ми 2, задающими его порог срабатывани , формировател 25 блокирующих импульсов, блока 26 подготовки выключени транзисторных ключей коммутатора и ведомого автогенератора 27, соединенного с усилителем-формирователем 28 управл ющего сигнала инвертора 1 и через блок 29 подготовки выключени его транзистора с задающим генератором 15. Выход ведомого автогенератора 27 через трансформатор 30 и резистор 31 подключен к базо-эмиттерным переходам двух транзисторных ключей коммутатора, а выход блока 26 подготовки выключени через ди од 32 - к безо-коллекторным переходам . Кроме того, выход усилител Формировател 28 через трансформатор 33 и резистор З соединен с базо-эмиттерными переходак траизисторов инвертора, а выход блока 29 прдготовки выключени через диод 35 подключен к базо-коллекторным пе реходам его .транзисторов. Регул тор работает следующим образом . Задающий генератор 15 работает на повышенной частоте и формирует импульсные сигналы с большой скважноетью 36 (фиг. 2), которые испольЗУютс в качестве управл ющих в бло ке 29 лодготовки выключени . Здесь они проход т через импульсный усилитель и трансформатор и фо{жируютс по амплитуде и длительности, необходимых дл рассасывани неосновных носителей из области базы транзисторных ключей 2-5 инвертора 1 (кривые 37 на фиг о 2). На б азоэмиттерные переходы транзисторов ин вертора подаетс сигнал 38 управлени пр моугольной формы, сформированный в усилителе-формирователе 28 по задним фронтам сигнала с блока 29 подготовки. По тактам задающего генератора в формировател; х 18 и 19 встречно измен ющихс пилообразных напр жений, вырабатываетс линейно нарастающее 39 и линейно спадающее 40 пилообразные напр жени , которые суммируютс с входным управл ющим сигналом k и подаютс на входы ком параторов 23 всех каналов, где кажда пара построена на собственный посто нный уровень Ц2 срабатывани , По мере изменени величины входного сигнала k} (фиг, 2 и 3) соответ ственно перемещаютс пилообразные напр жений и пересекают уровни t2 (фиг. 2) и I-V (фиг.З), задаваемые цеп ми 2k см ениЯ| происходит срав нение линейно измен ющихс напр жений с 3THf«i уровн ми и на выходе компаратора 23 вырабатываютс сигна лы 43 и kk, модулированные по длительности , которые,проход ;через формирователи 25 блокирующих им пульсов, совместно с сигналгии 45 и 46 (фиг. 5) формирователей тактовых импульсов, получают ограничение по тактам в крайних режимах,47 и 48. Ограничение позвол ет получить на походе блоков подготовки выключени посто нно присутствующие импульсы 49 и 50 с длительностью, равной длительности с блока подготовки выключени в канале управлени инвертором 1. Полученна последовательность импульсов 49 и 50 сдвигаетс относительно тактов 36 задающего генератора 15 (при увеличении входного сигнала 41) в одном канале в сторону опережени 50, а в другом - в сторону отставани 49. Ведомые автогенераторы 27, содержащие ЭК -триггер и усилитель мощности , по счетному входу переключаютс по задним фронтам импульсов 49 и 50 с блоков подготовки выключени , а по входам Пи К триггеры синхронизируютс по фазе сигналом 38 управлени инвертором 1, в результате чего на выходе вырабатываютс пр моугольные импульсы 51 и 52, поступающие совместно с сигналом 49 и 50 блоков подготовки выключени на управление, например, коммутатором 7, причем сигнал с блока подготовки поступает на базо-коллекторный переход и обеспечивает предварительное рассасывание избыточного зар да из области базы транзисторных ключей коммутатора перед их выключением, а с ведомых автогенераторов - на базо-эмиттерный переход, обеспечива тем cai«tM управление ключами. Каждый канал управлени под1ключаеТс к смежным (работающим в. - противофазе), например верхним, ключам . 9 и 11, а идентичный второй канал - к нижним 10 и 12. В результате указанного алгоритма переключени ключей коммутатора обеспечиваетс на нагрузке регулирование напр жени с однопол рной реверсивной широтноимпульсной модул цией 53 (фиг. 2) на двух уровн х. Дальнейшее увеличение входного сигнала 41 обеспечивает еще большее смещение линейно измен ющихс напр жений 39 и 40. Сравнение- . на прежнем посто нном уровне исчезает, автогенераторы коммутатора 7 продолжают работать, по сигналам блокировочных импульсов 47 и 48 с формирователем 25. Линейно измен ю- щиес напр жени сравниваютс теперь со следующим посто нным уровнем опорного напр жени коммутатора, а выхрдное напр жение регулируетс в последующих двух зонах, амплитуда которого5предел етс ЭДС секции обмотки трансформатора, включенной в диагональ коммутатора. При наличии И коммутаторов реализуетс регулирование выходного напр жени в 2И, зонах, обеспечива на нагрузке 13 наиболее точную аппроксимацию 5 входного сигнала k (фиг. 3) импульсно-модул ционным методом. Выходное напр жение 55 регул тора сглаживаетс фильтром Н, который имеет минимальные массогабаритные показатели. Использование в формировател х 25, 16 и 17 бло кирующих и тактовых импульсов логических элементов, выполненных на интегральных схемах,.позвол ет значительно уменьшить длительность получаемых импульсов, определ емых временем срабатывани триггера в автогенераторах , тем самым обеспечить наибольший диапазон регулировани . Введение блоков подготовки выключени транзисторов в каждый канал регул тора позвол ет значительно рас ширить диапазон регулировани как пр максимальных, так и при минимальных значени х тока нагрузки. В то же вре м повышаетс КПД регул тора за сче уменьшени потребл емого тока9схемы управлени . Введенный формирователь тактовых импульсов повышает надежность регул тора за счет исключени сбоев в схеме управлени а крайних зонах регулировани . Испытан регул тор напр жени посто нного тока мощностью 2 кВА с ча стотой преобразовани инвертором 2000Q Гц. Количество коммутаторов И при этом количество регулируемых зон 2V1-3. Регул тор обрабатывает си налы управлени , измен ющиес с частотой до 5000 Гц при коэффициенте нелинейных искажений не более 2%. Длительность с блоков подготовки вы ключени , позвол ющих производить предварительное рассасывание неосновных носителей из области базы, с тавл ет 3-5 МКС, а такое запаздыван не ухудшает характеристик регул тора , КПД регул тора составил в номинальном режиме 89 при выходном среднем значении напр жени 1000 В. Масса регул тора в целом кг. Формула изобретени 1. Регул тор напр жени , содержащий инвертор на транзисторных ключах с усилителем-формирователем уп9 l8 равл ющего.сигнала и с блоками подготовки их к выключению, соединенными с базо- коллекторными: переходами транзисторов и коммутаторов, выполненных, например, по схеме, мостового инвертора, задающий генератор , подключенный к формирователю тактовых импульсов и к формировател м встречно измен ющихс пилообразных напр жений, соединенных с управл ющим входом регул тора и с двум каналами управлени каждым коммутатором , включающими компаратор с цеп ми , задающими порог срабатывани . формирователь блокирующих импульсов и ведомый автогенератор, выходом подключенный к базо-эмиттерным переходам транзисторных ключей коммутаторов , отли чающий.с тем, что, с целью повышени техникоэнергетических показателей, каждый канал управлени выполнен из последовательно соединенных компаратора, формировател блокирующих импульсов, дополнительно введенного блока подготовки выключени транзисторных ключей коммутаторов и ведомого автогенератора , синхронизирующим входом соединенного с усилителем-формирователем управл ющего сигнала инвертора и через блок подготовки выключени его транзисторов с задающим генератором , причем первый и дополнительно введенный второй формирователи тактовых импульсов подключены соответственно ко второму и третьему входам формирователей блокирующих импульсов каждого канала. 2„ Регул тор по По 1, отличающийс тем, что блок подготовки выключени выполнен в виде импульсного усилител с трансформаторным выходом с амплитудой и длительностью сигнала не меньше необходимых дл рассасывани неосновных носителей из области базы транзисторных ключей инвертора и коммутаторов . 3. Регул тор по пп. 1 и 2, отличающийс тем, что усилитель-формирователь выполнен на базе триггера со счетным входом и трансформаторного усилител мощности. . Регул тор по пп. 1-3, отличающийс тем, что формирователь блокирующих ИМПУЛЬСОВ выполнен в виде двух последовательно включенных логических элементов 2И-НЕ, причем его первый и второй входы образованы входами первого элемента третий - входом второго, а выход выходом г1оследнего. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по за вке № 23бб75б/2«-07, Н 02 Р 13/16, 1976. 110 ; With this, the pdrvy is connected to the base-collector 1 transition and phased with the second connected to the base-emit; 39 to the ternary transitions of transistors, so that a change in the polarity of its voltage occurs at the time when the transistor leaves saturation 3. A disadvantage of the known device is the unreasonably overestimated overall power of the first generator, which must be designed for the full voltage of a given frequency and maximum value current, which is nevertheless consumed by a pulse at a very small interval of the period. Here, serious difficulties arise in switching such a generator and ensuring its normal operation under sharply variable loads. The purpose of the invention is to improve the technical and energy characteristics of the controller. The goal is to be confirmed by the fact that the voltage regulator contains an inverter on transistor switches with the control signal forming amplifier i and a control signal for switching off, connected to the base-collector transitions of the transistors D) of the switches, for example, a bridge inverter that drives a generator connected to a clock chip shaper and to a driver of counter-varying sawtooth voltages connected to the control input of the rotary-gul tor and with two control channels each switch, including a comparator with circuits that set the trigger threshold, a blocking pulse generator and a slave oscillator, output connected to the base-emitter transitions of switch switches, each control channel is made of series-connected comparator, blocking pulse generator, additionally introduced switch-off preparation unit the transistor and the key switch and the slave oscillator, I synchronize (dim input connected to the control amplifier present and the inverter signal preparation unit through its turning off transistors master oscillator, wherein the first and further inputted second clock drivers podklyudeny respectively to the second and third WMOs give blocking pulse shapers; each channel. 1 With THIS, the off-set preparation unit can be performed, for example, in the form of a pulse amplifier with a transformer output with amplitude and signal duration not less than necessary for the mismatch of minority carriers from the base area of the inverter's transistor switches and switches. The amplifier driver is made on the basis of a trigger with a counting input and transformer power amplifier .. The blocking pulse shaper is made in the form of two series-connected logic elements 2И-НЕ, and its first and second Second inputs of the first element are formed by the inputs, the third - the second input, and an output - the output of the latter. FIG. 1 is a block diagram of the voltage regulator in FIG. 2 and 3 - timing diagrams at the nodal points of the circuit; Fig. 4 shows an example of the execution of a blocking pulse former; in fig. 5 - timing diagrams at the nodal points of the blocking pulses. The voltage regulator contains a bridge inverter 1 with key elements 2-5, the diagonal of which includes a high-frequency transformer 6, supplying secondary windings of bridge switches 7 and .8, on keys 9-12 connected in series with load 13 and filter I, and also a master oscillator 15 connected to the formers 16 and 17 clock pulses and to the formers 18 and 19 of the linearly increasing and linearly falling sawtooth voltages, respectively, connected to the control input of the regulator 20 and with two channels 21 and 22 of the control or, each switch 7, i.8. The control channel consists of serially connected Comparator 23 with circuits 2, setting its trigger threshold, blocking impulse generator 25, switch switch transistor switch preparation unit 26 and slave oscillator 27 connected to inverter control amplifier 28 and through unit 29 preparing its transistor to turn off with a master oscillator 15. The output of the slave oscillator 27 through a transformer 30 and a resistor 31 is connected to the base-emitter junction of two transistor switches ommutatora, and the output preparation unit 26 through a turn-off di odes 32 - without to-collector junction. In addition, the output of the amplifier driver 28 through the transformer 33 and the resistor 3 is connected to the base-emitter transitions of the inverter's inverters, and the output of the switching-off preparation unit 29 through the diode 35 is connected to the base-collector transitions of its transistors. The regulator works as follows. The master oscillator 15 operates at an increased frequency and generates pulse signals with a large borehole 36 (FIG. 2), which are used as control signals in the off-water treatment unit 29. Here, they pass through a pulse amplifier and a transformer and form in amplitude and duration necessary for resorption of minority carriers from the base area of transistor switches 2-5 of inverter 1 (curves 37 in Fig. 2). On the azo-emitter junctions of the inverter transistors, a rectangular-shaped control signal 38 is applied, formed in the amplifier-former 28 along the back edges of the signal from the preparation block 29. According to the clock master oscillator in the driver; x 18 and 19 counter-varying saw-tooth stresses, a linearly increasing 39 and a linearly falling 40 sawtooth stresses are produced, which are added to the input control signal k and fed to the inputs of the comparator 23 of all channels, where each pair is built on its own constant level Z2 actuation. As the input signal k changes (Figs. 2 and 3), the saw-tooth stresses move accordingly and cross t2 levels (Fig. 2) and IV (Fig. 3), set by chains 2k cm | the linearly varying voltages are compared with 3THf & i levels and, at the output of the comparator 23, signals 43 and kk are produced, modulated by duration, which pass through the blocking pulses 25, together with the signaling 45 and 46 (Fig. 5) clock pulse shapers, receive a clock limit in extreme modes, 47 and 48. The limit allows to receive on a hike of the shutdown preparation blocks permanently present pulses 49 and 50 with a duration equal to the duration from the shutdown preparation block in the control channel Inverter 1. The resulting sequence of pulses 49 and 50 is shifted relative to the clock 36 of the master oscillator 15 (when the input signal 41 is increased) in one channel in the direction of advance 50, and in the other in the direction of the backward 49. The slave autogenerators 27 containing the EC-trigger and the power amplifier, the counting input switches on the back edges of the pulses 49 and 50 s of the off preparation blocks, and on the inputs Pi K the triggers are synchronized in phase by the control signal 38 of the inverter 1, as a result of which the output is generated The first pulses 51 and 52, which come together with the signal 49 and 50 of the off-switch preparation unit, control, for example, the switch 7, the signal from the preparation unit arrives at the base-collector junction and provides preliminary resorption of the excess charge from the switch base area switching off, and from slave oscillators - to the base-emitter junction, providing cai “tM key management. Each control channel connects to adjacent (working in. - antiphase), for example, upper, keys. 9 and 11, and the identical second channel to the lower 10 and 12. As a result of this switch key switch algorithm, the voltage is controlled on the load from a single-pole reversible pulse-width modulation 53 (Fig. 2) on two levels. A further increase in the input signal 41 provides an even greater displacement of the linearly varying voltages 39 and 40. Comparison -. at the same constant level it disappears, the autogenerators of the switch 7 continue to work, according to the signals of the blocking pulses 47 and 48 with the driver 25. The linearly varying voltages are now compared with the next constant level of the reference voltage of the switch, and the output voltage is adjusted in subsequent two zones, the amplitude of which 5 is determined by the emf of the transformer winding section included in the switch diagonal. If AND switches are present, the output voltage is controlled in 2I zones, providing the most accurate approximation of the input signal k (Fig. 3) at the load 13 with the pulse modulation method. Regulator output voltage 55 is smoothed by filter H, which has minimal weight and dimensions. The use in blocker 25, 16 and 17 of blocking and clock pulses of logic elements made on integrated circuits makes it possible to significantly reduce the duration of the pulses determined by the trigger time in autogenerators, thereby ensuring the largest range of control. The introduction of transistor turn-off preparation blocks into each channel of the regulator allows to significantly expand the control range at both the maximum and minimum load current values. At the same time, the efficiency of the regulator increases due to a decrease in the consumed current of the control circuit. The input clock driver improves the reliability of the controller by eliminating failures in the control circuit in the extreme control zones. A 2 kVA DC voltage regulator with a frequency conversion of 2000Q Hz was tested. The number of switches And the number of regulated zones 2V1-3. The controller processes the control signals varying with a frequency of up to 5000 Hz with a non-linear distortion factor of no more than 2%. The duration of the off-switch preparation units, which allow pre-resorption of minority carriers from the base area, is 3-5 MKS, and this delay does not degrade the controller characteristics, the controller efficiency in the nominal mode 89 with the output average voltage 1000 B. Controller weight in total kg. Claim 1. Voltage regulator containing an inverter on transistor switches with an amplifier-driver up9 l8 equal signal and with their preparation for switching off, connected to the base-collector: transitions of transistors and switches, for example, a bridge inverter that drives a generator connected to a clock pulse generator and to formers of counter-varying sawtooth voltages connected to the control input of the controller and to two control channels of each switch torus, comprising a comparator with chains, predetermined threshold. the blocking pulse shaper and the slave autogenerator, output connected to the base-emitter junction of the transistor switches of the switches, is different because, in order to improve technical and energy performance, each control channel is made of series-connected comparator, blocking pulse generator, additionally inserted shutdown preparation unit switch transistors and a slave oscillator, the synchronizing input connected to the driver amplifier signal of the inverter and through the preparation of block turn off its master oscillator transistors, said first and second further inputted clock drivers are respectively connected to second and third inputs of the pulse generators each channel blockers. 2 "Regulator of Po 1", characterized in that the switch-off preparation unit is designed as a pulse amplifier with a transformer output with amplitude and signal duration not less than necessary for resorption of minority carriers from the base area of the inverter's switches and switches. 3. Regulator tor on PP. 1 and 2, characterized in that the amplifier-driver is made on the basis of a trigger with a counting input and a transformer power amplifier. . Regulator tor on PP. 1-3, characterized in that the shaper of the blocking PULSES is made in the form of two sequentially connected logic elements 2I-NOT, with its first and second inputs formed by the inputs of the first element of the third — the input of the second, and the output by the output r1 of the last. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate in application No. 23bb75b / 2 “-07, H 02 R 13/16, 1976. 110
2. Авторское свидетельство СССР по за вке Vf 2531307/2 -07, кл. Н 02 Р 13/16, 1977. 2. USSR author's certificate in application Vf 2531307/2-07, cl. H 02 R 13/16, 1977.
3. Дробович Ю.И. и др. Способ повьшени эффективности высокочастотных транзисторных инверторов. В кн. Проблемы технической электродинамики . Наукова думка, 1978, № 65, с. 9-11. Fl J I I I I nm П П П П П П П П П П П П n I I I I I r I I3. Drobovich Yu.I. et al. Method of increasing the efficiency of high-frequency transistor inverters. In the book. Technical electrodynamics problems. Naukova Dumka, 1978, No. 65, p. 9-11. Fl J I I I I nm П П П П П П П П П П П П П n I I I I r I I
A.A.
JJ
ЖF
.„-jai- -ИЖ------ .. „- jai- -ИЖ ------.
йгГ1yyyy
Аг«/Ar "/
п.P.
фуг. 4fug. four
Фуг,Fug,