Транзисторный преобразователь напряжения

Транзисторный преобразователь напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий соединенные последовательно Генератор пилообразного напряжения, подключенный к первому входу блока сравнения, формирователь импульсов, распределитель импульсов управления, инвертор, трансформатор, вторичная обмотка которого подсоединена к выводам для подключения нагрузки, датчик выходного напряжения, подключенный к первому входу блока обратной связи, к второму входу которого подсоединен источник опорного напряжения, а к третьему входу-выход усилителя датчика тока, подключенного последова тельно с инвертором к входным выводам , причем выход усилителя датчика тока подсоединен к первому входу блока сравнения через первый НС-фильтр, состоящий из последовательно соединенных двух резисторов, обшая точка которых через конденсатор подключена к входному выводу, а выход блока обратной связи - к второму входу блока сравнения, и через резисто к точке соединения инвертора и датчика тока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения устойчивости схемы управления в режиме ограничения тока, между выходом усилителя I датчика тока и вторым входом блока сравнения введена цепь из последовательно соединенных первого стабилитрона , змиттерного повторителя и второго КС-фильтра, состоящего из двух последовательно соединенных резисторов, общая точка которых через конденсатор подсоединена к точке соединения инвертора и датчика тока и через встречно включенный in диод к выходу эмиттерного повтори05 35 теля, а также второй стабилитрон, подключенный паргшлельно конденсатору первого КС-фильтра. сл

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ и с

f qn< г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3469842/24-07 (22) 19.07.82 (46) 23.11.83. Бюл. В 43 (72) П.A.Êîøåëåâ,-С.A.Åðìîëèí и П.П.Антипенков (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (53) 621.314.57(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР. ,9 773609, кл. Н 02 M 7/537, 1979.

2. Патент США М 4.148.097, кл. 363-26, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

9 877506, кл. G 05 F 1/58, 1980. (54 ) (57) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий соединенные последовательно генератор пилообразного напряжения, подключенный к первому входу блока сравнения, формирователь импульсов, распределитель импульсов управления, инвертор, трансформатор, вторичная обмотка которого подсоединена к выводам для подключения нагрузки, датчик выходного напряжения, подключенный .к первому входу блока обратной связи, к второму входу которого подсоединен источник опорного напряжения, а к третьему входу-выход усилителя дат3(50 G 05 F 1/58; Н 02 М 7/537 чика тока, подключенного последовательно с инвертором к входным выводам, причем .выход усилителя датчика тока подсоединен к первому входу блока сравнения через первый НС-фильтр,,состоящий из последовательно соединенных двух резисторов, обшая точка, которых через конденсатор подключена к входному выводу, а выход блока обратной связи - к второму входу блока сравнения, и через резистор к точке соединения инвертора и датчика тока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения устойчивости схемы управления в режиме ограничения тока, между выходом усилителя

Ф датчика тока и вторым входом блока сравнения введена цепь иэ последовательно соединенных первого стабилитрона, эмиттерного повторителя и второго RC-фильтра, состоящего ,иэ двух последовательно соединенных Я резисторов, общая точка которых через конденсатор подсоединена. к точке соединения инвертора и датчика тока и через встречно включенный диод к выходу эмиттерного повторителя, а также второй стабилитрон, подключенный параллельно конденсатору первого RC-фильтра.

1056165

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено во вторичных источниках питания устройств автоматики и вычислительной техники, к которым предъявляются требования повышенной надежности.

Известны аналогичные устройства, содержащие транзисторный иивертор, промежуточный усилитель, задающий генератор узел управления и узел 10 з ащиты 1 и (2 .

Их недостатки заключаются в недос- таточно эффективной защите транзисторов инвертора от перегрузок по току, а также недостаточно высокий 15

КПД в широком интервале изменения нагрузок.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является транзисторный преобразователь напряжения, содержащий соединенные последовательно генератор пилообразного напряжения, подключенный к первому входу блока сравнения, формирователь импульсов, . 5 распределитель импульсов управления, инвертор, трансформатор, вторичная обмотка которого подсоединена к выводам для подключения нагрузки, датчик выходного напряжения, подключенный к первому входу блока обратной связи, к второму входу которого подсоединен источник: опорного напряжения, а к третьему входувыход усилителя датчика тока, подключенного последовательно с инвертором к входным выводам устройства, причем выход усилителя датчика то- . ка подсоединен к первому входу блока сравнения через RC-фильтр, состоящий иэ последовательно соединенных .40 двух резисторов, общая точка которых через конденсатор подключена к входному выводу устройства, а выход блока обратной связи — к второму входу блока сравнения и через ре- 45 зистор к точке соединения инвертора и датчика тока <3) .

Недостатки известного устройства заключаются в низкой надежности устройства вследствие недостаточной gg устойчивости схемы управления в режиме ограничения тока, а также низком КПД в -широком диапазоне изменения нагрузки.

Цель изобретения — повышение надежности устройства путем повышения устойчивости схемы управления в режиме ограничения тока.

Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный преобразователь напряжения, содержащий соединенные последовательно генератор пилообразного напряжения, подключенный к первому входу блока сравнения, формирователь импульсов, распределитель импульсов упг вления, инвертор 65 трансформатор, вторичная обмотка которого подсоединена к выводам для подключения нагрузки, датчик выходного напряжения, подключенный к первому входу блока обратной связи, к второму входу которого подсоединен источник опорного напряжения, а к третьему входу — выход усилителя датчика тока, подключенного последовательно с инвертором к входным выводам, причем выход усилителя датчика тока подсоединен к первому входу блока сравнения через первый

RC-фильтр, состоящий из последовательно соединенных двух резисторов, общая точка которых через конденсатор подключена к входному выводу, а выход блока обратной связи — к второ. му входу блока сравнения и через резистор к точке соединения инвертора и датчика тока, между выходом уси-, лителя датчика тока и вторым входом блока сравнения введена цепь из последовательно соединенных .первого стабилитрона, эмиттерного повторителя и второго ВС-фильтра, состоящего из двух последовательно соединенных резисторов, общая точка которых через конденсатор подсоединена к точке. соединения инвертора и датчика тока и.через встречно включенный диод к выходу эмиттерного повторителя, а также второй стабилитрон, подключенный параллельно конденсатору первого RC-фильтра.

На чертеже. гредставлена электрическая схема устройства.

Транзисторный преобразователь напряжения содержит инвертор 1 с трансформатором 2, вторичная обмотка которого подсоединена к выводам для подключения нагрузки 3. Схема управления содержит генератор пилообразного напряжения 4, подключенный к первому входу блока сравнения 5, формирователь импульсов 6, распределитель импульсов управления 7, датчик выходного напряжения 8, подключенный к первому входу блока обратной связи 9, к второму входу ко» торого подключен источник опорного напряжения 10, а к третьему входу— выход усилителя 11 датчика тока 12,,причем выход усилителя 11 подключен

1к первому входу блока сравнения 5. через первый RC-фильтр, состоящий из последовательно соединенных двух резисторов 13 и 14, общая точка которых через конденсатор 15 подключена к входному выводу устройства, а выход блока обратной связи 9 к второму входу блока сравнения 5 и через резистор 16 к точке соединения инвертора и датчика тока. Цепь иэ последовательно соединенных первого стабилитрона 17, эмиттерного повторителя 18 и второго RC-фильтра, состоящеro из последовательно сое1056165

40 диненных двух резисторов 19 и 20, общая точка которых через конденсатор 21 подсоединена к точке соединения инвертора 1 и датчика тока 12 и через встречно включенный диод 22 к выходу змиттерного повторителя 18, а также второй стабилитрон 23, подключенный параллельно конденсатору первого HC-фильтра.

Устройство работает следующим образом. 10

Длительность открытого состояния силовых транзисторов инвертора 1 определяется длительностью выходных импульсов блока сравнения 5, которая, в свою очередь, оп- 15 ределяется моментом равенства мгновенного значения выходного напряжения блока 3, представляющего собой линейно падающее напряжение, и приведенной алгебраической суммы входных напряжений блока сравнения 5.

Слагаемыми этой суммы :являются выходное напряжение первого HC-фильтра, напряжение источника смещения Е, выходное напряжение второго HC-фильтра и выходное напряжение блока обратной связи 9.

Коэффициент усиления усилйтеля 11, величина Е1 и напряжения стабилитронов 23 и 17.выбраны так, что при но- 30 минальных значениях нагрузки 3 стаби литрон 17 закрыт, а напряжения стабилитрона 23 и источника Е компенсируются. Таким образом, длительность импульсов определяется выходным сигналом блоков 9. Если, найример, переключатель рода работы блока 9 установлен в положение,.соответствуицее режиму стабилизатора напряжения или тока, то блок 9 формирует сигнал рассогласования между опорным напряжением 10 и стабилиэируемым параметром. Если в процессе работы устройства сопротивление нагрузки 3 уменьшится до величины, при которой ток транзистора кивер- 45 тора 1 возрастает до величины допустимого значения, открывается стабилитрон 17> на вход блока срав» нения 5 через фильтр 19, 20 и 21 поступает сигнал, вызывающий умень- 50 шение длительности открытого состояния транзисторов инвертора 1.При дальнейшем возрастании .тока нагрузки открывается диод 22, выходное напряжение эмиттерного повторителя передается на вход блока сравнения 5, минуя резистор 19, коэффициент пере дачи цепи 12-11-18-5 возрастает, длительность проводящего состояния транзисторов инвертора 1 резко умень60 шается.

Благодаря наличию цепи 17-18-1920-21 при токах в транзисторах инвертора 1, превышающих пороговое значение, время задержки цепи передачи сигнала датчика тока к блоку срав- 65 нения зависит от полярности этого сигнала. При положительной полярности, соответствунзцей нарастанию тока транзисторов, время задержки определяется произведением величины конденсатора 21 на сумму поямого сопротивления диода 22 и выходного сопротивления эмиттерного повторителя 18.

При отрицательной полярности, соответствующей убыванию тока, это время tyg определяется постоянной времени фильтра 19, 20 и 21. Если выполняется условие к доп. имп . < (1) мЕ где I — предельно допустимое знак.шп. ющ чение импульса тока транзистора инвертора 2; .

Š— напряжение питания устройства;

Ь - индуктивность цепи нагрузки, ток транзисторов инвертора 1 не превысит допустимого значения даже при коротком замыкании активной состав-лякщей сопротивления нагрузки.

Теоретический анализ показал, а экспериментальное исследование устройства подтвердило, что при малой постоянной времени цепи передачи сигнала датчика тока к блоку сравнения в сочетании с высоким коэффициентом передачи линейная система теряет устойчйвость ° Сохранение устойчивости обес. .печивается введением нелинейности, при которой выполнено условие t>, « », практически >7-121м.

Такая нелинейная коррекция реализуется в данном устройс ве без изменения конфигурации его схеьцц путем выбора величины резисторов 19, 20 и конденсатора 21.

При уменьшении тока нагрузки, например, в режиме холостого хода резко возрастает степень насыщения тран зисторов инвертора 1 и, как следствие, возрастает время рассасывания их избыточного заряда.

Это процесс может вызвать появление сквозных токов в транзисторах инвертора 1, амплитуда которых может превысить допустимое значение.

В данном устройстве при уменьшении тока нагрузки напряжение на стабилитроне 23 падает, что приводит к возрастанию отрицательного потенциала первого входа блока сравнения 5 за счет источника Е . Это приводит к уменьшению длительности импульсов управления транзисторами инвертора 1 и уменьшению вероятности появления сквозных токов. Если из-за высокой степени насыщения транзисторов инвертора 1 сквозные токи присутствуют даже при уменьшенной длительности управляющих импульсов, эти токи по цепи 12-11-17-18-22 вызо1056165

Составитель В.Ежов

Техред И.Гайду Корректор A. Ференц

Редактор С.Лыжова

Заказ 9305/41 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 вут заряд конденсатора 21 второго

НС-фильтра и дополнительное уменьшение длительности управлякщих им- пульсов вплоть до полного устранения сквозных токов или ограничения их эффективного значения на безопас 5 ном уровне, Таким образом, предлагаемое устройство может надежно работать в широком диапазоне сопротивления нагрузки. В режиме короткого замы- 10 .канкя устройство позволяет ограничивать постоянную составляющую и импульсный ток транзисторов инвертора на допустимом уровне, обеспечивая защиту устройства от аварий- 5 ных режимов, Это достигается наличием цепи передачи сигнала датчика тока 18, состоящей иэ усилителя 11, стабилитрона 17, эмиттерного повторителя 18, RC-фильтра 19, 20, 21, и включением диода 22 между выходом эмнттерного повторителя и общей точкой резисторов 19 и 20

RC-фильтра. Эта цепь обеспечивает высокую устойчивость схемы управления в режиме ограничения тока.

В режиме холостого кода устройство переходит в режим экономического управления транзисторами инвертора путем уменьшения длительности управляющих импульсов за счет совместного действия описанной цепи и цепи, передакицей сигнал датчика тока 18 через усилитель 11 на первый RC-фильтр 13 14,15, конденсатор 15 которого зашунтирован стабилитроном 23. Дополнительно cosместное действие перечисленных цепей ограничивает или устраняет полностью сквозные токи транзисторов инвертора, что также повышает надежность и КПД устройства в широком интервале изменения нагрузки.