Устройство для управления транзисторным преобразователем с защитой от перегрузки

Патент 991550

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

<»>991

Союз Советскик

Социапистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 13.07.81 (21) 3317476/24-07 (53)М. Кд. с нрисоединениеи заявки М

Н 02 Н 7/12

Н 02 Р 13/16

ГЭВ) дэрстеенный кеюнтет (23) Приоритет

Опубликовано 23.01.83. Бктллетень Рй 3 ао денек нзебретеннй н аткрытнй (6Ç) УДК 621 ° 316. .925.4.621. 314. .572 (088.8) Дата опубликования описания 2g . т83

«««««»

В.Ф. Кощевец и Н,М. Иузычен 4 "-;

Научно-исследовательский институт авщйат ики /. и электромеханики при Томском институте автоЖтщзьфованных систем управления и радиоэлектроники (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ТРАНЗИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕИ

С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дпя управления транзисторными преобразователями с защитой от перегрузки.

Известно устройство для управления транзисторными преобразователями, содержащее генератор импульсов, форми" рователь, усилитель мощности и датчик тока нагрузки, позволяющее исключить прохождение сквозных токов и обеспе" чивающее форсированное рассасывание неосновных носителей из базы 1 ).

Основным недостатком такого уст" ройства является работа транзисторов в режиме глубокого насыщения при малых нагрузках и холостом токе преобразователя. Это способствует накоплению избыточных неосновных носителей в области базы и даже при форсировании рассасывания процесс выключения транзисторов затягивается.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому

2 результату является устройство, содержащее генератор импульсов, формирователь импульсов, усилитель мощнос" ти, формирователь блокирующих импульсов, датчик тока преобразователя, датчик тока нагрузки, триггер, логичес,кий элемент ИЛИ"HE, два пороговых элемента и сумматор (21.

Недостатком этого устройства яв" ляется то, что при работе преобразователя на хоростом ходу или при малой нагрузке время рассасывания неосновных носителей из области базы становится значительно больше, чем при работе преобразователя на номинальную нагрузку. В связи с этим дпительность блокирующего импульса определяется временем закрывания транзисторов на холостом ходу, что приводит к снижению быстродействия при переклю20 чении. При номинальной нагрузке длительность блокирующих импульсов становится излишней, это приводит к по" явлению перенапряжений на реактивных

3 99155 элементах, так как в момент переклю-. чения все транзисторы преобразователя некоторое время закрыты. Появление . перенапряжений снижает надежность преобразователя.

Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия преобразователя, Цель достигается тем, что устройство снабжено расширителем импульсов, 1О элементом задержки, элементом ИЛИ, усилителем обратной связи с выходным; трансформатором, диодами, причем расширитель импульсов входом подключен к входу генератора импульсов, а выходом - к второму входу элемента

ИЛИ-НЕ, элемент задержки подключен между третьим входом элемента ИЛИ-НЕ, и выходом генератора импульсов, элемент ИЛИ первым входом подключен к выходу генератора импульсов, вторым входом - к выходу первого порогового элемента, а выходом - к входу усилителя обратной связи с выходным трансформатором, вторичные обмотки которо- 5

ro через диоды предназначены для подключения параллельно переходу базаколлектор силовых транзисторов преобразователя, выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к входам формирователей и триг-, гера, .

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для управления транзисторным преобразователем с защитой от ne" регрузки; на фиг. 2 - диаграммы напряжений.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, соединенные последовательно триггер 2, формирователь 3 импульсов, усилитель 4 мощности с выходным

4О трансформатором 5, вторичные обмотки 6-9 которого соединены с обмотками 10-13 трансформатора 14 формирователя 15 блокирующих импульсов и подключены параллельно переходу эмиттер-база транзисторов 16-19 преобразователя. Датчик тока преобразовате" ля 20 соединен с первым входом сумма.тора 21 и через первый пороговый weмент 22 и элемент ИЛИ-НЕ 23 со входами формирователей 3 и 15 и триггером 2. Датчик 24 тока нагрузки соединен с вторым входом сумматора 21, выход которого через второй пороговый элемент 25 подключен к входу генератора 1 импульсов. Выход генератора 1 соединен с элементом 26 задержки и элементом ИЛИ 27, второй вход которого соединен с первым пороговым элеО, 4 ментом 22, а выход подключен к усилителю 28 обратной связи с выходным трансформатором 29, Вторичные обмотки 30"33 трансформатора 29 через диоды 34-37 соединены с база-коллекторными переходами силовых транзисторов 16"19 преобразователя. Расширитель 38 импульсов включен между выходом второго порогового элемента 25 и вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 23. Третий вход элемента ИЛИ-НЕ 23 соединен с выходом 26 элемента задержки.

На фиг. 1 представлены диаграммы напряжений, где показано напряжение 39 генератора 1 импульсов, выходное напряжение 40 усилителя 28 обратной связи, напряжение 41 на выходе элемен" та 26 задержки; напряжение 42 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 23; выходное напряжение 43 усилителя 4 мощности; выходное напряжение 44 формирователя 15 блокирующих импульсов; напряжение 45 на выходе порогового элемента 25; выходное напряжение 46 расширителя 38; выходное напряжение 47 преобразователя; напряжение на выходе 48 порогового элемента 22; момент времени t появления режима одностороннего насыщения трансформатора преобразователя; момент времени t2 срабатывания порогового элемента 22 при возрастании тока нагрузки выше допустимого, Устройство для управления транзисторным преобразователем с защитой от перегрузки работает следующим образом.

Импульсное напряжение 39 генератора 1 импульсов поступает на вход элемента 26 зарержки, а также через элемент ИЛИ 27 на вход усилителя 28 обратной связи. Его выходное напряжение 40 с помощью вторичных обмоток 30-33 через диоды 34-37 прикладывается к база-коллекторным переходам транзисторов 16-19 и выводит транзисторы, находящиеся в открытом состоянии, из области насыщения . Элемент 26 задержки осуществляет задержку импульсов 39 и формирует на выходе им- . пульсное напряжение 41, которое инвертируется элементом ИЛИ-HE 23 в напряжение 42 и поступает на управление триггером 2, формирователем 3 импульсов и формирователем 15 блокирующих импульсов, Триггер 2 и формирователь 3 импульсов производят управление усилителем 4 мощности с трансформатором 5, Формула и зобр етения

5 9915

Напряжение 43 прямоугольной Формы с нулевыми паузами вторичных обмоток

6-9 трансформатора 5 в противотакте поступает на управление силовыми транзисторами 16-19 преобразователя.

Выходное напряжение 44 вторичных о6моток 10-.13 трансформатора 14 Форми" рователя 15 блокирующих импульсов в запирающей полярности поступает в моменты пауз напряжения уйравления 431р к управляющим электродам транзисто-. ров 16"19. Транзисторы, проводившие в этом полупериоде ток и выведенные на границу насыщения, форсированно закрываются под действием импульса на пряжения 44. Время выключения транзисторов уменьшается и не зависит от тока нагрузки преобразователя. В сле" дующий полупериод процесс переключения происходит аналогично. го

Сигналы с датчика тока преобразователя 20 и с датчика 24 тока нагрузки поступают на входы сумматора 21, выходное напряжение которого пропорционально току намагничивания и конт-25 ролируется пороговым элементом 25, При появлении режима одностороннего насыщения трансформатора преобразователя на выходе порогового элемента 25 появляется импульс напряжения 45 (момент времени t< ), который воздействует на генератор 1 импульсов и расширитель 38 импульсов. Выходное напряжение 46 расширителя 38 через второй вход элемента 23 воздействует на форми рова тель 15 блоки рующи х и мпульсов, формирователь 3 импул ь сов и. три г" гер 2. А напряжение 39 генератора импульсов через элемент ИЛИ 27 воздействует на усилитель обратной связи.

В это время одновременно появляются импульсные напряжения 44 и 40 во вторичных обмотках трансформаторов 14 и

29 и происходит переключение транзисторов преобразователя. Длительность полупериода напряжения „ прикладываемого к первичной обмотке трансформатора, уменьшается. Выходное напряжение 47 преобразователя показано на фиг. 2.

При возрастании тока нагрузки выше допустимого, сигнал с датчика тока преобразователя 20 достигает уровня срабатывания порогового элемента 22 (момент времени, напря55 жение 48 ), который, сработав через логические элементы 23 и 27 и посредством формирователя 3 импульсов сни" мает управление с усилителя мощнос"

50 6 ти 4 и с транзисторов преобразователя. Одновременно срабатывают фор« мирователь блокирующих импульсов и усилитель обратной связи, форсируя запирание силовых транзисторов преобразователя.

Таким образом, введение в устройство расширителя импульсов, элемента задержки, элемента ИЛИ и усилителя обратной связи с трансформатором позволяет ускорить процесс переключения силовых транзисторов и тем самым повысить быстродействие и частоты преобразователя. Это также позволяет повысить надежность преобразователя, так как время выключения силовых транзисторов при использовании данного уст-. ройства не зависит от тока нагрузки, что снимает проблему перенапряжений при излишней длительности блокирующих импульсов.

Устройство для управления транзисторным преобразователем с защитой, от перегрузки, содержащее генератор импульсов, соединенные последовательно триггер, формирователь импульсов, усилитель мощности с выходным транс" форматором, вторичные обмотки котороro соединены последовательно с вторичными обмотками трансформатора формирователя блокирующих импульсов и предназначены для подключения параллельно переходу эмиттер-база силовых транзисторов преобразователя, датчик тока преобразователя, соединенный с первым входом сумматора и через первый пороговый .элемент -. с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, датчик тока нагрузки, подключенный к второму входу сумматора, выход которого через второй пороговый элемент подключен к входу генератора импульсов, о. т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения на" дежности и быстродействия, оно снабжено расширителем импульсов, элементом задержки, элементом ЛИ, усилителем обратной связи с выходным трансФорматором, диодами, причем расшири" тель импульсов входом подключен к входу генератора импульсов, а выхо» дом - к второму входу элемента ИЛИНЕ, элемент задержки подключен между третьим входом элемента ИЛИ-НЕ и выходом генератора импульсов, элемент

ИЛИ первым входом подключен к выходу

7 991550 8 генератора импульсов, вторым входом- Источники информации, к выходу первого порогового элемента, принятые во внимание при экспертизе а выходом " к входу усилителя обратной связи с выходным трансформатором, вто . 1. Современные задачи преобразова1 ричные обмотки которого через диоды . тельной техники. Сб. Ч. 4, Киев, 1975, предназначены для подключения парал- с. 315-325, рис. лельно переходу база-коллектор силовых транзисторов преобразователя, вы- 2. Авторское свидетельство CCCP ход элемента ИЛИ-НЕ подкпючен к вхо- по заявке Ф 2961960/24-07, дам формирователей и триггера. 1о кл. Н 02 И 1/18, 1981.

991550

Составитель А. ФеоФанов

Редактор Н. Гунько Техоеа О. Неце Коооектоо У. Пономаренко

» ъ у»

» й»

Заказ 158/73 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 0 5 Москва Ж-35 Ра нская наб. g 4/g

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