Устройство для управления силовыми транзисторами источника вторичного электропитания

Устройство для управления силовыми транзисторами источника вторичного электропитания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ ИСТОЧНИКА ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТЮПИТАНИЯ, содержащее генератор, формирователь длительности паузы, счетный триггер, широтнс-импульсный модулятор с управляющим и синхронизирующим входами и внешним .кон денсатором, выходом подключенный к объединенным первым входам двух элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами счетного триггера, а каждый выход элементов И через усилитель подключен к выходным выводам устройства , уси . литель сигнала ошибки, имеющий ршрав)ляющий вход и входы коррекций и подключения опорного напряжения, выходотл подключенный к управляющему входу широтно-импульсного модулятора, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, оно снабжено буферным усилителем, имеющим вход блокировки, причем буферный усилитель ключен между генератором и формирователем длительности паузы, выход форад .мирователя длительности паузы подключен к синхронизирующему входу ыиротно-импУ71ьсного модулятора и входу счетного триггера.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

М

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1032589

ЗЫБИ

Н ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3317504/24-07 (22 ) 15 ° 07. 81 (46) 30.07.83. Бюл.928 (72) В.И. Курашов, В.И. Рыбальченко, С.А, Семенов и О.Л. Крамаренко (53) 621.316.727(088.8) (56 ) 1. Полянин К.П. Полупроводниковые интегральные микросхемы электропитания аппаратуры.- В Сб.: Электронная техника в автоматике, вып.19, M., "Советское радио ", 1978, c .42-44.

2. "Электроника", 1977, 93, с.52-54. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

СИЛОВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ ИСТОЧНИКА ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащее генератор, формирователь длительности паузы, счетный триггер, широтно-импульсный модулятор с управляющим и синхрониэирующим входами и внешним кон денсатором, выходом подключенный к объединенным первым входам двух эле» ментов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами счетного триггера, а каждый выход элементов И через усилитель подключен к выходным выводам устройства., усилитель сигнала ошибки, имеющий управ ляющий вход и входы коррекций и йодключения опорного напряжения, выходе"Л подключенный к управляющему входу широтно-импульсного модулятора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, оно снабжено буферным усилителем, имеющим вход блокировки, причем буферный усилитель включен между генератором и формирователем длительности паузы, выход фор@ мирователя длительности паузы подключен к синхронизирующему входу широт- / но-импуЛьсного модулятора и входу счетного триггера.

1032589 теризуется повышенной мощностью, что связано с высоким напряжением питания схемы.

Цель изобретения — увеличение быстродействия и уменьшение рассеиваемой мощности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено буферным усилителем, имеющим вход блокировки, причем буферный усилитель включен между генератором и фДП, выход ФДП подключен к синх зонизирующему входу

ШИК и входу счетного триггера.

ШИЛ выполнен по схеме двухкаскадного усилителя, содержащего два транзистора v-р-и-типа и трачзистор р-n-ртипа, причем эмиттеры п-р-п-транз исто. ров соединены с общей шиной, коллектор первого n — р - и -транзистора подключен к базе второго и через резистор к шине питания, а коллектор второго и- р — n -транзистора соединен с выходом ШИК и через второй резистор — c шиной питания, база первого и- ь-и -транзистора подключена через внешний конденсатор к синхронизирующему входу ШИИ и через третий резистор к шине питания и к коллектору транзистора ь- n— - p -типа, эмиттер, которого через четвертый резистор соединен с шиной питания, а база подключена к управляющему входу ШИИ.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1, буферный усилитель 2, формирователь

3 длительности паузы, широтно-импульс ный модулятор 4, конденсатор 5, резис тор б, транзистор 7, огра :,чивающий резистор 8, двухкаскадный. усилитель, содержащий резистор 9 и тргнзис-.ор

10 резистор 11 и транзистор 12, счетный триггер 13, элементы И 14 " 15, усилители 16 и 17,"ус;..::Итель 18 сигнала ошибки.

Устройство рабо::c.ò следующ;м образом.

Изобретение относится к электроri ехнике, в частности к устройствам

I для управления транзисторными преобразователями, и может быть использзвано для управления транзисторами 5 вторичных источников питания.

Известно устройство для управления транзисторами импульсных источников питания, выполненное в виде интеграль. ной схемы, содержащее широтно-импульс )Q ный модулятор (ШИМ ) и выходной усилитель (1 j, Недостатком устройства является невысокое быстродействие и большая потребляемая мощность.

Наиболее близким к предлагаемому

ПО тЕХНИЧЕСк и СУЩНОСТИ ЯВЛЯЕТСЯ УСТройство для управления транзисторами, содержащее генератор, формирователь длительности паузы (ФДП ), счетный триггер, широтно-импульсный модулятор (ШИМ ) с управляющим и синхронизирующим входами и внешним конденсатором, выходом подключенный к объединенным первым входам двух элементов И,вторые входы которых соединены с соответст-. вующими выходами счетного триггера, а каждый выход элементов И чере" усилитель подключен к внешним клеммам устройства, усилитель сигнала ошибки, имеющий управляющий Вход и входы ЗО коррекции и подачи опорного напряжения, выходом подключенный к управляющему входу ШИМ (2 ).

Недостатком известного устройства является то, что максимальная 35 частота работы устройства ограничена 100 кГц. Это объясняется тем, что широтно-импульсная модуляция

El данной схеме осуществляется путем сравнения на компараторе пилообразно 4п го сигнала треугольной формы с постоянным уровнем управляющего напряжения. Ограничение рабочей частоты вызвано низким быстродействием аналоговых устройств, входящих в состав схемы. Кроме того, устройство харак2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения рассеиВаемой мощности„ широтно-импульсный модулятор выполнен по схеме двухкаскадного усилителя, содержащего два транзистора и -р- и -типа, транзистор р -н — р -типа и четыре резистора, причем эмиттеры и-р- и— транзисторов соединены с общей шиной, коллектор первого и -р-п -транзистора

Подключен к базе второго и через первый резистор к шине питания, а кол-. лектор второго h -p-и -транзистора сое дине н с ВыхОдОм ширОтнО импульсного модулятОра и через Второй ре з ис тО р с шиной питания, база первого п- р-итранзистора подключена через внешний конденсатор к синхронизирующему входу широтно-импульсного модулятора и через третий резистор к шине питаг ния и к коллектору транзистора р- -р-, типа1 эмиттер которого через четвертый резистор соединен с шиной питания, а база подключена к управляющему

Входу широтно-импульсного модулятора.

1032589

Составитель В. Бунаков

Редактор Н. Стащишина Техред T.Ôàíòà . КорректорС. Шекмар

Заказ 5418/59 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35., Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

При подаче питания начинает работать генератор 1, формируя импульсы прямоугольной формы, близкой к меандру, С целью повышения быстродействия в качестве генератора в предлагаемом устройстве использована схема мультивибратора с одним конденсатором, развязанного буферным усилителем 2 от последующих каскадов схемы. Одновременно буферный усилитель осуществляет запрет прохождения сигнала генератораЛО если на вход "БЛ" подается соответствующая команда. Сигнал с выхода буферного усилителя 2 поступает на вход последовательно включенного с ним формирователя 3 длительности паузы. Выходной сигнал ФДП 3 представляет собой последовательность импульсов поло. жительной полярности, длительность которых определяет время гарантированной паузы при переключении силовых транзисторов. Последовательное включение генератора 1, буферного усилителя 2 и формирователя 3 длительности паузы позволяет существенно упростить функциональную схему устройства, в частности свести число входов элементов И до двух (в схеме устройства про. тотипа элемент H имеет четыре входа ), и упростить связи между каскадами.

Сигналом с выхода формирователя

3 осуществляется запуск широтно-импульсного модулятора 4 и счетного триггера 13, выполняющего функцию фазорасщепителя. На управлякщий вход

"Упр" широтно-импульсного модулятора

4 подается управляющее напряжение 35 с выхода усилителя 18 сигнала ошибки. Этот усилитель осуществляет сравнение сигнала обратной связи, посту пающего на его вход"О„„ "с эталонным напряжением, которое поступает на 4О его вход " Uoä и усиление разностного сигнала, являющегося сигналом ошибки. На вход "Кор" усилителя

18 подключаются элементы .корректирующего звена, обеспечивающего устойчи- 45 вость работы устройства. На выходе широтно-импульсного модулятора 4 формируется сигнал, длительность которого пропорциональна сигналу ошибки.

Выходной сигнал ШИМ подается на входы элементов И 14 и 15, на другие входы которых поступает сигнал с соответствующего плеча счетного триггера 13.

На выходах элементов И формируются сдвинутые на половину периода импульс.ные сигналы, длительность которых равна длительности сигнала MHM. Выходные сигналы с элементов И поступают на входы усилителей 16 и 17 мощности, а с выхода этих усилителей на выходные выводы устройства. Сигналы, снимаемые с выходных выводов "Вых 1" и "Вых 2", служат для управления силовыми транзисторами источника питания.

Предлагаемое устройство функционально проще прототипа и в то же время обладает большим быстродействием.

Более высокое быстродействие устройства достигнуто за счет использования в качестве задающего генератора мультивибратора, работоспособность которого, как правило, обеспечивается по крайней мере до 5-10Мгц, применении в качестве схемы запуска ШИМ формирователя длительности паузы, обеспе чивающего короткие положительные импульсы запуска ШИМ на высоких частотах и применении быстродействующей схемы ШИМ.

В предлагаемом устройстве работа

ШИМ основана на быстром заряде конденсатора 5 до напряжения Е за время длительности положительного импульса на выходе Фдп 3 и разряде этого конденсатора током, определяемым перестраиваемым генератором тока, состоящим из транзистора 7 p-n-p -типа и резистора 6. Во время действия запускающего импульса с выхода ФДП транзистор 10 всегда открыт, а транзистор

12 закрыт, что приводит к блокировке управляемых от устройства силовых транзисторов.

Устройство предназначено для реализации его в виде интегральной схемы. Поэтому очень важным является снижение рассеиваемой в кристалле мощности, что достигается за счет уменьшения напряжения питания до

2,5 В. Возможность надежного функционирования устройства при пониженном напряжении питания достигнуто благодаря использованию в схеме

ШИМ и ФДП сочетания p-a-р и о-р-и транзисторов, обеспечивающих малое суммарное падение напряжения на переходах в насыщенном состоянии.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить максимальную частоту переключения транзисторов источников питания и снизить рассеиваемую кристаллом мощность до

40 мВт и менее.