SU951595A1

SU951595A1 - Dc voltage converter

Info

Publication number: SU951595A1
Application number: SU802968214A
Authority: SU
Inventors: Виктор Дмитриевич Гулый; Михаил Ефимович Артеменко
Original assignee: Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1980-08-04
Filing date: 1980-08-04
Publication date: 1982-08-15

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(54) CONSTANT VOLTAGE CONVERTER

1one

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может быть использовано дл преобразовани посто нного напр жени одного уровн в посто нное или переменное напр жение другого уровн с гальванической разв зкой входных и выходных цепей.The invention relates to a converter technique and can be used to convert a constant voltage of one level into a constant or alternating voltage of another level with galvanic isolation of input and output circuits.

Известны преобразователи напр жени , состо щие из двухтактных транзисторных усилителей мощности с трансформаторным выходом и узла управлени , вырабатывающего сигналы управлени дл транзисторов усилител мощности. Узел управлени таких преобразователей выполн етс , как правило , на основе интегральных цифровых микросхем 1 и .2.Voltage converters are known which consist of push-pull transistor power amplifiers with a transformer output and a control unit that generates control signals for the transistors of the power amplifier. The control node of such converters is usually made on the basis of integrated digital circuits 1 and .2.

Недостатком данных преобразователей вл етс их низка надежность функционировани при срывах в работе узла управлени .The disadvantage of these converters is their low reliability of operation in case of interruptions in the operation of the control unit.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс преобразователь , который содержит систему управлени , двухтактный усилитель мощности с трансформаторным выходом и устройство защиты, состо щее из датчика перегрузки, RS-триггера и узла включени . При этомThe closest in technical essence to the present invention is a converter which comprises a control system, a push-pull power amplifier with a transformer output and a protection device consisting of an overload sensor, an RS flip-flop and a switch-on unit. Wherein

базовые цепи транзисторов усилител мощности св заны с выходами узла управлени через логические элементы И, а управл ющие входы RS-триггера соединены с датчиком перегрузки и узлом включени . Выход RS-триггера св зан со вторыми объединенными входами логических элементов И 3.The base circuits of the power amplifier transistors are connected to the outputs of the control node through the logic gates And, and the control inputs of the RS flip-flop are connected to the overload sensor and the switch-on node. The output of the RS flip-flop is connected with the second combined inputs of logic elements I 3.

Недостатком известного преобразовате Q л вл етс его низка надежность функционировани вследствие того, что при срывах в работе системы управлени , импульсы на выходе узла управлени перестают быть периодическими и устанавливаютс в состо ние логической «1 на одиом 5 выходе и логическим «О на другом. Это приводит к тому, что на базу одного транзистора усилител мощности посто нно подаетс отпирающий сигнал, а на базу другого транзистора - запирающий. Так как 20 индуктивное сопротивление первичной обмотки близко к нулю, в коллекторной цепи открытого транзистора протекает посто нный ток, величина которого ограничиваетс только активным сопротивлением первичной обмотки трансформатора. В результате.A disadvantage of the known QL transducer is its low reliability of operation due to the fact that when a control system fails, the pulses at the output of the control unit cease to be periodic and are set to the logical "1 on one 5 output and logical" O on the other. This leads to the fact that a unlocking signal is constantly supplied to the base of one transistor of the power amplifier, and a blocking signal to the base of the other transistor. Since the inductive resistance of the primary winding is close to zero, 20 a direct current flows in the collector circuit of an open transistor, the magnitude of which is limited only by the active resistance of the primary winding of the transformer. As a result.

гранзисторы усилител мощности выход т из стро вследствие токовых перегрузок.The power amplifier granzistors are out of service due to current overloads.

Целью изобретени вл етс повышение надежности функционировани . /The aim of the invention is to increase the reliability of operation. /

Поставленна цель достигаетс тем, что в преобразователь посто нного напр жени , содержащий узел управлени , парафазные выходы которого подключены к первым входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с базами силовых транзисторов усилител мощности с трансформаторным выходом и датчиком тока перегрузки , при этом вторые входы логических элементов И объединены и подключены к выходу RS-триггера, S-вход которого подключен к выходу узла включени , введены опорный генератор, счетчик импульсов, узел выделени кода, два узла выделени концов импульсов, сумматор и третий логический элемент И, выход которого подключен к R-входу RS-триггера, один из входов - к датчику тока перегрузки, а другой - к выходу узла выделени кода, входы которого соединены с выходами счетчика, счетным входом подключенного к выходу опорного генератора, а установочным - к выходу сумматора, причем входы последнего через узлы выделени конца импульсов подключены к выходам узла управлени .The goal is achieved by the fact that a DC converter contains a control node, the paraphase outputs of which are connected to the first inputs of two AND logic elements, the outputs of which are connected to the bases of power transistors of a power amplifier with a transformer output and an overcurrent sensor, the second inputs logic gates AND are combined and connected to the output of the RS flip-flop, the S-input of which is connected to the output of the switch-on node, a reference generator, a pulse counter, a code selection node, two nodes are entered Selection of the pulse ends, the adder and the third logical element AND, the output of which is connected to the R input of the RS flip-flop, one of the inputs to the overload current sensor, and the other to the output of the code selection node, the inputs of which are connected to the outputs of the counter, the counting input of the connected to the output of the reference generator, and the adjusting ones - to the output of the adder, with the inputs of the latter through the extraction nodes of the end of the pulses connected to the outputs of the control node.

На фиг. 1 приведена функциональна схема преобразовател напр жени ; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие принцип работы.FIG. 1 is a functional diagram of a voltage converter; in fig. 2 - timing diagrams illustrating the principle of operation.

Преобразователь содержит систему, управлени 1, двухтактный усилитель мощности 2 на транзисторах 3 и 4 с выходным трансформатором 5, к средней точке первичной обмотки которого подключен источник питани , и блок защиты, состо щий из датчика перегрузки 6, RS-триггера 7 и узла включени 8, подключенного к S-входу RS-триггера. Базовые цепи транзисторов через логические элементы И 9 и 10 соединены с выходами узла управлени .The converter contains a system, control 1, a push-pull power amplifier 2 on transistors 3 and 4 with an output transformer 5, to the midpoint of the primary winding of which a power source is connected, and a protection unit consisting of an overload sensor 6, an RS flip-flop 7 and a switch-on node 8 connected to the S-input of the RS-flip-flop. The basic circuits of transistors through the logic elements And 9 and 10 are connected to the outputs of the control node.

К каждому выходу узла управлени подключен один из узлов выделени концов импульсов 11 и 12, выполненные, например , на основе логических элементов И- НЕ и линии задержки. Вместо линии задержки могут использоватьс несколько последовательно соединенных логических элементов . Выходы узлов выделени концов импульсов через сумматор 13, в качестве которого использован логический элемент И-НЕ, соединены с установочных входом счетчика импульсов 14, к счетному входу которого подключен опорный генератор 15. Выходы счетчика импульсов через узел выделени кода 16 на основе многовходового логического элемента И-НЕ соединены со входом третьего логического элемента И 17. К другому входу этого элемента подключен датчик перегрузки 6, а выход элемента И соединен с R-входом R-S-триггера 7. Выход R-S-триггера 7 соединен с объединенными входами логических элементов И 9, 10. Датчик перегрузки 6 включен в цепь нагрузки и вырабатывает сигнал при превыщении током нагрузки некоторой пороговой величины.Each output of the control unit is connected to one of the pulse end selection nodes 11 and 12, made, for example, based on the AND-NOT logic elements and the delay line. Instead of a delay line, several series-connected logical elements can be used. The outputs of the pulse end selection nodes through the adder 13, for which the NAND logic element is used, are connected to the installation input of the pulse counter 14, to the counting input of which the reference oscillator 15 is connected. The outputs of the pulse counter through the code selection node 16 are based on - NOT connected to the input of the third logical element AND 17. To the other input of this element is connected an overload sensor 6, and the output of the element I is connected to the R-input of the RS-flip-flop 7. The output of the RS-flip-flop 7 is connected to the combined the inputs of logic elements And 9, 10. The overload sensor 6 is included in the load circuit and generates a signal when the load current exceeds a certain threshold value.

Напр жение со вторичной обмотки трансформатора 5 в зависимости от мощности нагрузки может подаватьс либо в базовые цепи транзисторов более мощных каскадов, либо использоватьс непосредственно дл получени посто нного или переменного, напр жени необходимого уровн . В первом случае преобразователь вл етс предусилителем дл более мощных инверторов, во втором - устройством, обеспечивающим потребител необходимым напр жением.The voltage from the secondary winding of the transformer 5, depending on the power of the load, can be supplied either to the basic circuits of the transistors of more powerful stages, or used directly to obtain a constant or alternating voltage of the required level. In the first case, the converter is a preamplifier for more powerful inverters, in the second, a device that provides the consumer with the necessary voltage.

5 Преобразователь работает следующим образом.5 The converter operates as follows.

Узел управлени 1 вырабатывает две последовательности пр моугольных периодических импульсов с фазовым сдвигом вControl unit 1 generates two sequences of rectangular periodic pulses with a phase shift in

180° (фиг. 2 а, б). Транзисторы 3 и 4, поочередно открыва сь, подключают к источнику питани то одну, то другую первичные полуобмотки. В результате, на вторичной обмотке трансформатора 5 вырабатываетс переменное пр моугольное напр жение необходимой величины. Узлы выделени концов импульсов 11 и 12 вырабатывают короткие импульсы с длительностью, равной времени задержки линии задержки (например 1 мкс), следующие непосредственно после окончани импульсов управлени . С выхода сумматора 13 короткие положительные импульсы (фиг. 2в) поступают на установочный вход счетчика 14 и обнул ют его. В нормальном режиме работы счетчик периодически подсчитывает некоторое число К импульсов, поступающих от опорного генератора (фиг. 2г), и обнул етс . При этом код числа посчитанных импульсов не превышает код, на который настроен узел выделени кода 16. В это врем на выходе R-S-триггера 7 вырабатываетс сигнал180 ° (Fig. 2 a, b). Transistors 3 and 4, alternately opened, are connected to the power supply one or the other primary half windings. As a result, the secondary winding of the transformer 5 produces a variable rectangular voltage of the required magnitude. The selection nodes of the ends of the pulses 11 and 12 produce short pulses with a duration equal to the delay time of the delay line (for example, 1 µs), immediately following the end of the control pulses. From the output of the adder 13, short positive pulses (Fig. 2c) arrive at the installation input of the counter 14 and zero it. In normal operation, the counter periodically counts a certain number K of pulses from the reference oscillator (Fig. 2d) and zeroes. In this case, the code of the number of counted pulses does not exceed the code to which the code selection node 16 is tuned. At this time, the output of the R-S flip-flop 7 produces a signal

логической «1, разрешающий поступление импульсов управлени на базы транзисторов 3 и 4. В это состо ние триггер устанавливаетс устройством установки 8 непосредственно после включени преобразовате5 л . logical 1, which allows the flow of control pulses to the bases of transistors 3 and 4. In this state, the trigger is set by the installation device 8 immediately after switching on the converter.

При сбо х в работе узла управлени 1, например при срыве колебаний задающего генератора узла управлени , импульсы на выходе узла управлени перестают быть периодическими («1 на одном выходе систе° мы управлени , «О - на другом выходе) (фиг. 2а, момент to), узлы выделени концов импульсов 11 и 12 не вырабатывают обнул ющие импульсы и счетчик продолжает считать импульсы опорного генератора 15.When control unit 1 fails, for example, when oscillations of the master oscillator of the control unit are disturbed, the pulses at the output of the control unit cease to be periodic ("1 at one output of the control system," O - at another output) (Fig. 2a, moment to), the selection nodes of the ends of the pulses 11 and 12 do not produce nulling pulses, and the counter continues to count the pulses of the reference generator 15.

5 При записи в счетчик кода, соответствующего N импульсам, на выходе узла выделени кода 16 по вл етс отрицательный импульс, который через элемент И 17 поступает на R-вход триггера 7. Триггер опрокидываетс и по вившийс на его выходе сигнал логического «О запирает логические элементы И 9 и 10. Напр жение на их выходах становитс равным нулю и транзисторы 4 и 5 запираютс . Таким образом, транзисторы усилител мощности защищены от всех сбоев узла управлени , после которых длительность управл ющих импульсов становитс больще наперед заданной. Введение в преобразователь дополнительного опорного генератора, счетчика импульсов , узлов выделени концов импульсов и сумматора выгодно отличает его от известных устройств, так как в нем кроме защиты от перегрузок в нагрузочной цепи осуществлена защита транзисторов усилител мощности от различных сбоев системы управлени , в результате которых длительность управл ющих сигналов становитс больще допустимой.5 When a code corresponding to N pulses is written to the counter, a negative pulse appears at the output of code 16 extraction node, and through element 17 it arrives at the R input of trigger 7. The trigger reverses and the logical "On lock" signal output at its output elements 9 and 10. The voltage at their outputs becomes zero and transistors 4 and 5 are closed. Thus, the power amplifier transistors are protected from all failures of the control node, after which the duration of the control pulses becomes longer than the specified one. The introduction of an additional reference oscillator, pulse counter, pulse end selection nodes, and adder into the converter favorably distinguishes it from known devices, since in addition to overload protection in the load circuit, the power amplifier transistors are protected from various control system failures, as a result of which signals becomes greater than acceptable.

Claims

1. US patent number 4150424, class. H 02 M 3/335, 1979.

2. USSR Author's Certificate No. 752663, cl. H 02 M 3/335, 1977.

3. V. S. Rudenko et al. “Stabilized voltage transformer. - AT

Sat “The use of semiconductor devices in educational technology. Issue 1 Cheboksary, ChGU, 1976, p. 86-93.