Устройство для управления двухтактным транзисторным преобразователем

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания, предназначенных для преобразования постоянного напряжения в регулируемое переменное. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя и повышение его надежности. Устройство для управления двухтактным транзисторным преобразователем содержит два нульоргана, делитель напряжения, четыре диода и мостовой времязадающий элемент . Устройство снабжено пиковым детектором ,одновибратором,источником опорного напряжения,компаратором и пусковым конденсатором. В него также введены одиннадцать диодов и три резистора. Устройство снабжено клеммами управления и обратной связи по току и состоянию силовых транзисторов преобразователя . Устройство обеспечивает защиту силовых транзисторов и симметрирование токов по полупериодам, обеспечивает частотный запуск и защи- |гу преобразователя от перегрузок. 11 ил.

(51) 5 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н *втоесномм v

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

l10 И306РЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4622676/07 (22) 20. 12.88 (46) 15.04.91. Бюл. Р 14 (71) Филиал Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики (72) С.Н.Болдырев (53) 621.314.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 995227, кл. Н 02 И 3/335, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 375764, кл. H 03 К 3/02, 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХТАКТНЬЖ ТРАНЗИСТОРНЫИ ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЕИ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис- пользовано при разработке источников вторичного электропитания, предназначенных для преобразования постоянного напряжения в регулируемое

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания, предназначенных для преобразования постоянного напряжения в переменное, регули. руемое по частоте и величине выходного напряжения.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения регулирования выходного напряжения и повышение его надежности за счет уст„,SUÄÄ 1642563 А1 переменное. Целью изобретения является распырение функциональных воз» можностей преобразователя и повышение его надежности. Устройство для управления двухтактным транзисторным преобразователем содержит два нульоргана, делитель напряжения, четыре диода и мостовой времязадающий элемент. Устройство снабжено пиковым детектором, одновибратором, источником опорного напряжения,компаратором и пусковым конденсатором. В него также введены одиннадцать диодов и три резистора..

Устройство снабжено клеммами управления и обратной связи по току и сос"

1 тоянию силовых транзисторов преобра- I зователя. Устройство обеспечивает saщиту силовых транзисторов и симметрирование токов по полупериодам, обеспечивает частотный запуск и защиу преобразователя от перегрузок.

1 ил.

ЪЮ ранения возможности одновременного отпирания транзисторов, работающих в противотакте.

На чертеже приведена электрическая схема устройства.

Устройство для управления двухтактным транзисторным преобразователем содержит два нуль-органа 1.2 (например, на компараторах), одновибратор 3, источник опорного напря. жения 4, компаратор 5, пиковый детектор 6, конденсатор 7 и пусковой конденсатор 8, пятнадцать диодов

1642563

9-23, резистивный делитель напряжения 24, семь резисторов 25-31. В его состав также входят шины 32, 33 для подключения источника питания, клемма 34, для подключения к цепи регулирования, три клеммы 35, 36, 37 для подключения сигнала состояния транзисторов преобразователя (на фиг.1, например, дополнительной 10 обмотки трансформатора преобразователя), две клеммы 38, 39 для подключения к входным цепям управления преобразователя, две клеммы 40, 41 для подключения к датчйкам тока пре образователя и клемма 42,для подклю" чения к цепи дистанционного управления. Питающие выводы нуль-органов

1, 2 порогового одновибратора 3, источника опорного напряжения 4, 20 компаратора 5 и входные выводы резистивного делителя напряжения 24 подключены к соответствующим шинам

32, 22 источника питания. К положительной шине 32 источника питания подключены резисторы 25, 26 мостового времязадающего элемента, вторые выводы которых подключены к разным об-. кладкам конденсатора 7 и анодам 9,.

12 и 10, 11 диодов соответственно.

Точка соединения входов опорного напряжения нуль-органов- 1, 2 соединена с катодами 13, 16, анодом 23 диодов, клеммой 34 для подключения сигнала регулирования, средней точкой делителя напряжения 24, первыми выводами пускового конденсатора 8 и резистора 31. Второй вывод резистора 31 подключен к клемме 35 для подключения среднего вывода дополнитель- 40 ной обмотки преобразователя, концы которой соединены с клеммами 36, 37, подключенными соответственно к анодам 14-и 17 диодов. Катод последнего соединен с катодами 10, 18, ано- 45 дом 16 диодов, измерительным входом второго нуль-органа 2, а через ре.зистор 30 — с выходом первого нульоргана 1, катодом 12, анодом 19 диодов и через резистор. 27 - с клем50 мой 40 для управления первым плечом преобразователя. Другая клемма 41 для управления через резистор 28 соединена с выходом второго куль-органа 2, катодом 11, анодом 15 диодов и

55 через резистор 29 - с измерительным входом первого нуль-органа 1, катодами 9, 14 и анодом 13 диодов. Анод диода,18 соединен с выходом компаратора 5, инвертирующий вход которого подключен к выходу пикового детекто» ра 6, а неинвертирующий вход - к катоду диода 20, анод которого соединен с анодам диода 21 и клеммой 38 для подключения датчика тока второго плеча преобразователя. Вход пикового детектора 6 соединен с клеммой

39 для подключения датчика тока пер« ваго плеча преобразователя, и анодом диода 22, катоды диодов 21, 22 подклю" чены к клемме 42 - дистанционного уп- равления и первому входу одновибратора 3, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 4, а выход - с катодами 15, 19 и 23 диодов. Вторые. выводы пускового конденсатора 8 и общий вывод пикового детектора 6 соединены с отрицательной шиной 33 источника питания, причем из-, мерительными выводами нуль-органов

1, 2 служат инвертирующие входы компараторов, входами опорного напряжения - неинвертирующие. Величина резистора 25 задается меньше, чем величина резистора 26.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии сигналы регулирования и дистанционного управления на клеммах 34, 42 отсутствуют.

На выходе одновибратора .3 — единичный уровень напряжения, на выходе компаратора 5 — нулевой уровень напряжения . При подаче напряжения на шины питания 32, 33, ток, протекающий по цепям: резистор 25, диоды 9, 13, пусковой конденсатор 8 и резистор 26, диоды 10, 16, пусковой конденсатор 8, создает на входах нуль-органов 1, 2 (на компараторах) разность потенциалов, способствующую появлению на их выходах нулевых уровней напряжения. Так как быстродействие компараторов не может быть одинаковым; то появление нулевого уровня на одном из них происходит быстрее (например, на первом быстрее,чем на втором). С выхода первого нуль-органа 1, через резистор 30 нулевой сигнал обратной связи подается на измерительный вход второго нуль-органа 2 и переключает его в единичное состояние.

При этом на клемме 41 появляется сигнал управления вторым плечом преобразователя. Конденсатор 7 мостового времязадающего элемента начинает заряжаться по цепи: шина 32, резистор

С целью компенсации прямого паде15 ния напряжения в пиковом детекторе 6 при прохождении сигнала от датчика тока первого плеча преобразователя установлен диод 20. Защита от сквозных токов в силовых транзисторах преобра2р зователя в устройстве осуществляется с помощью дополнительной обмотки со средним выводом. В момент, когда на клемме 40 присутствует управляющий сигнал, в проводящем состоянии нахо25 дится силовой транзистор первого плеча преобразователя. Ток дополнительной обмотки протекает по цепи: клемма

37, диод 17, диод 16, резистор 31, клемма 35 и удерживает второй нуль-ор3Р ган 2 в нулевом состоянии. Конденсатор 7 заряжается через резистор 25, диод 11 и второй нуль-орган 2. В момент, когда напряжение на нем достигнет порога срабатывания первого нульЗ5 органа 1, последний переключается в нулевое состояние и силовой транзистор первого плеча преобразователя начинает закрываться. Напряжение на дополнительной обмотке трансформатора

gp сохраняет свою полярность до полного запирания транзистора, удерживая второй нуль-орган 2 в нулевом состоянии, после чего напряжение на ней меняет свою полярность, что дает возможность 5 переключиться последнему в единичное состояние. Срыва генерации при этом не происходит, так как смена полярности н а дополнительной обмотке совпадает по фазе с напряжением на кон5р денсаторе 7. Аналогично происходит защита от сквозных токов и в следующем полупериоде. Ток дополнительной обмотки при этом протекает по цепи: клемма 36, диод 14, диод 13, резис55 тор 31, клемма 35.

При перегрузке на выходе преобразователя сигналы от датчиков тока первого или второго плеча через 21 или

22 диоды поступают на первый вход

5 164256

26, диод 12, нуль-орган 1, отрицательная шина 33 источника питания. В момент, когда величина напряжения на измерительном входе нуль-органа 2

5 превышает напряжение на его опорном входе„ происходит его переключениев нулевое состояние. При этом сигнал управления на клемме 41 снимается, а через резистор 29 нулевой 10 сигнал обратной связи переводит первый нуль-орган 1 в единичное состояние и на клемме 40 появляется сигнал управления первым плечом преобразователя. Конденсатор 7 начинает перезаряжаться по цепи: шина 32, резистор 26, конденсатор 7, диод 11, второй нуль-орган 2, шина 33, и в момент, когда напряжение ка измерительном входе первого нуль-органа 1 станет больше, чем на его опорном входе, он переключается в нулевое состояние. Далее процессы повторяют, ся. Одновременно с работой устройства происходит медленный заряд пускового конденсатора 8, что приводит к плавному увеличению напряжения на опорных входах нуль-органов 1, 2 и прямо пропорциональному уменьшению частоты сигнала управления, до тех пор, пока напряжение не достигнет величины задаваемой раэистивным делителем 24. Таким образам устройство осуществляет частотный пуск преобразователя.

Выравнивание амплитуд токов плеч преобразователя по полупериодам устройство осуществляет следующим образом.

Сигнал от датчика тока первого плеча преобразователя через клемму

39 поступает на вход пикового детектора 6, который фиксирует его амплитуду и задает порог срабатывания для компаратора 5. В следующий полупериод сигнал от датчика тока второго плеча преобразователя через клемму

42 и диод 20 поступает на неинвертирующий вход компаратора 5. В момент, когда его величина превысит уровень напряжения на инвертирующем входе, компаратор переключателя в единичное состояние и через диод 18 переключает нуль-орган 2 в нулевое состояние, т.е. раньше, чем величина напряжения иа конденсаторе 7 достигнет его порога срабатывания. Вследствие того, что величина резистора

25 выбирается на 5-10Х меньше величи3 6 ны резистора 26, длительность управляющего импульса первого плеча преобразователя будет всегда задающей для второго, т.е. первое плечо является ведущим, а второе - ведомым.

При набросе или сбросе нагрузки рассимметрирования токов не происходит по причине инерционных свойств магнитопровода силового трансформатора преобразователя и расчетного быстродействия пикового детектора 6.

1,642563

40

55 одновибратора 3. В момент, когда напряжение на нем превысит порог срабатывания задаваемый от источника опорного напряжения 4, одновибратор

3 переключается в нулевое состояние и через диод 15, диод 19 снимает импульсы управления преобразователем, а через диод 23 разряжает пусковой конденсатор 8. По окончании нулевого импульса одновибратора 3 генерация возобновляется с высокой частоты.

При сохранении перегрузки устройство работает в режиме автоматического повторного включения. При подаче внешнего единичного сигнала на клемму 42 дистанционного управления, одновибратор 3 устанавливается в нулевое состояние на время действия этого сигнала. Управляющие импульсы преобразователя при этом снимаются,и оН выключается. После снятия внешнего сигнала работа преобразователя возобновляется.

При подаче внешнего аналогового сигнала регулирования на клемму.34 устройство обратно пропорционально изменяет частоту работы преобразователя.

Таким образом, предлагаемое устройство удовлетворяет поставленным требованиям и работоспособно с полумостовыми и мостовыми преобразователями через трансформаторные усилители мощности и трансформаторы тока, а также имеет возможность дистанционного включения и регулирования от внешних сигналов. Оно обеспечивает защиту от сквозных токов силовых . транзисторов, симметрирование токов . по полупериодам, плавный пуск и защиту преобразователя от перегрузки.

Формула изобретения

Устройство для управления двухтактным транзисторным преобразователем, содержащее два нуль-органа, делитель напряжения, четыре диода и мостовой времязадаящий элемент, два плеча которого образованы первым и вторым резисторами, соединенными одними выводами с положительной шиной источника питания, другими - с анодами первого и второго укаэанных диодов, соответственно, образующих два других его плеча, к выходной диагонали упомянутого мостового времяэадающего элемента подключен конденсатор, а выходы опорного напряжения нуль-органов объединены с управляющим выводом, предназначенным для подключения сигнала регулирования по закону частотно-импульсной модуляции и со средней точкой делителя напряжения, подключенного к шинам источника питания, причем упомянутые нуль-органы выполнены в виде компараторов, выходы которых используют как выходы устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей преобразователя эа счет обеспечения регулирования выходного напряжения и повышения его надежности,. в него введены пиковый детектор, одновибратор, источник опорного напряжения, дополнительный компаратор, пусковой конденсатор, одиннадцать диодов, три дополнительных резистора, три клеммы для подключе" ния сигналов состояния транзисторов

25 преобразователя, две клеммы для под» ключения датчиков тока и клемма дистанционного управления, катоды первого и второго вышеупомянутых диодов

30 соединены соответственно с измерительными входами первого и второго нуль-органов, выходы которых соединены с катодами третьего и четвертого диодов, анодами подключенных к выходной диагонали мостового времязадающего элемента, измерительный вход nepaoro нуль-органа соединен с анодом пятого и катодом шестого диодов и через первый дополнительный резистор — с выходом второго нульоргана и анодом седьмого диода, измерительный вход второго нуль-органа соединен с -анодом восьмого, катодами девятого и десятого диодов и через второй дополнительный резистор - с выходом первого нуль-органа, подключенным к аноду одиннадцатого диода, анод десятого диода соединен с выходом дополнительного компаратора, инвертирующий вход которого подключен к выходу пикового детектора, а неиивертирующий вход— к катоду двенадцатого диода, анодом соединенного с анодом тринадцатого диода и клеммой первого датчика тока, клемма второго датчика тока подключена к входу пикового детектора и аноду четырнадцатого диода, катод которого объединен с катодом тринадцатого диода и подключен к

1642563

Составитель А. Чесноков

Техред С.Мигунова

Редактор М.Васильева

Э

Корректор Н. Ревская

Заказ 1434 Тираж 392 Подписное

ВНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент",. r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 клемме дистанционного управления и первому входу опновибратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход — с катодами седьмого, одиннадцатого и пятнадцатого диодов, анод последнего диода соединен с входами опорного напряжения нуль-органов, катодами пятого и восьмого диодов, подключен к первому выводу пускового конденсатора и через третий дополнительный реэистор связан с вышеупомянутой первой клеммой для подключения сигналов состояния транзисторов пре5 образователя вторая н третья клемУ ма которого соединена соответственно с анодом шестого и девятого диодов, второй вывод пускового конденсатора подключен к отрицательной шине источника литания, причем величина второго резистора задается меньше величины первого резистора.