устройство для управления транзисторным преобразователем напряжения

Формула изобретения

Устройство для управления транзисторным преобразователем напряжения, содержащее задающий генератор тактовых импульсов, датчик полного тока трансформатора и первый компаратор, отличающееся тем, что оно снабжено распределителем импульсов, двумя элементами ИЛИ, двумя сдвигающими регистрами, двумя JK-триггерами, двумя RS-триггерами, вторым компаратором, усилителем и источниками положительного и отрицательного опорного напряжения, причем выход задающего генератора тактовых импульсов соединен с синхровходами распределителя импульсов, двух сдвигающих регистров и синхровходами JK-триггеров, выходы распределителя импульсов связаны соответственно с первыми входами элементов ИЛИ, выходы которых соединены с информационными входами сдвигающих регистров, вторые входы элементов ИЛИ подключены соответственно к выходам RS-триггеров, первые выходы сдвигающих регистров соединены соответственно с R-входами RS-триггеров и K-входами JK-триггеров, вторые выходы сдвигающих регистров подключены соответственно к J-входам JK-триггеров, выходы которых предназначены для подключения к управляющим входам транзисторов преобразователя, датчик полного тока трансформатора через усилитель связан с первыми входами компараторов, вторые входы которых соединены соответственно с источниками положительного и отрицательного опорного напряжения, выходы компараторов подключены к S-входам RS-триггеров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано в мощных транзисторных преобразователях напряжения.

Известен двухтактный транзисторный инвертор (а.с. N 1552309), содержащий инвертор, трансформатор, датчик полного тока, интегратор, релейный элемент, несимметричный мультивибратор, контактные группы и элемент запаздывания.

Недостатком указанного устройства является наличие контактных групп, имеющих конечное время срабатывания и ограниченный ресурс работы. Первое не позволяет использовать инвертор на высоких частотах, т.к. за время переключения контактов фаза выходного напряжения задающего генератора может измениться, а второе снижает надежность устройства в целом.

Невозможность работы устройства на высоких частотах (десятки и сотни кГц) накладывает ограничения на габариты трансформатора.

Целью предлагаемого изобретения является повышение КПД за счет максимального использования материала сердечника трансформатора питания путем начала его перемагничивания сразу же после достижения заданной индукции независимо от начала очередного полупериода и повышение надежности за счет отсутствия контактных групп.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее задающий генератор тактовых импульсов, датчик полного тока трансформатора и первый компаратор, введены распределитель импульсов, два элемента ИЛИ, два сдвиговых регистра, два JK-триггера, два SR-триггера, второй компаратор, усилитель и источники положительного и отрицательного опорных напряжений, причем выход задающего генератора тактовых импульсов соединен с синхровходами распределителя импульсов, двух сдвиговых регистров и синхровходами JK-триггеров, выходы A и B распределителя импульсов связаны соответственно с входами элементов ИЛИ, а выходы этих элементов соединены с информационными входами сдвиговых регистров, вторые входы элементов ИЛИ подключены соответственно к выходам Q SR-триггеров, первые выходы сдвиговых регистров соединены соответственно с R-входами SR-триггеров и входами К JK-триггеров, а вторые выходы сдвиговых регистров подключены соответственно к входам J JK-триггеров, выходы которых соединены с устройством управления силовыми транзисторами преобразователя, кроме того, выход усилителя связан с первыми входами компараторов напряжения, а вторые входы компараторов напряжения соединены соответственно с источниками положительного и отрицательного опорного напряжения, причем выходы компараторов подключены к S-входам SR-триггеров, а вход усилителя соединен с датчиком полного тока.

Анализ патентных, информационных и каталожных материалов по устройствам управления транзисторного преобразователя напряжения по фонду областной технической библиотеки г.Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемое техническое решение не известно из уровня техники, т.е. оно является новым.

Кроме того, схема устройства для управления транзисторным преобразователем напряжения не следует явным образом из уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень.

Схема данного устройства вызвана к жизни повышением требований к надежности преобразователей большой мощности, применяемыми в комплексе средствами дефектоскопии Код-2, созданными в фирме "Саратовгазприборавтоматика". Опытный образец устройства в 1991 году прошел стендовые испытания, а в настоящее время идет опытно-промышленная эксплуатация. Следовательно, предлагаемая схема устройства для управления транзисторным преобразователем напряжения обладает промышленной применимостью.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 помещена блоксхема, а на фиг.2 графики режимов работы без подмагничивания и с подмагничиванием.

Предлагаемое устройство содержит задающий генератор тактовых импульсов 1, распределитель импульсов 2, два элемента ИЛИ 3 и 4, два сдвиговых регистра 5 и 6, два JK-триггера 7 и 8, два SR-триггера 9 и 10, усилитель 11, два компаратора напряжения 12 и 13, источник положительного опорного напряжения 14, источник отрицательного опорного напряжения 15 и датчик полного тока 16.

Устройство работает следующим образом.

С задающего генератора тактовых импульсов 1, частота которых в несколько десятков (сотен) раз выше рабочей частоты преобразователя (на чертеже не показан), импульсы поступают на синхровходы распределителя импульсов 2, сдвиговых регистров 5 и 6 и JK-триггеров 7 и 8. Распределитель импульсов 2 формирует ка выходах A и B импульсы длительностью в один период тактовой частоты, определяющие начало полупериодов работы преобразователя.

С выходов A,B распределителя импульсов 2 импульсы поступают соответственно на входы элементов ИЛИ 3 и 4, а с выходов элементов ИЛИ на информационные входы V сдвиговых регистров 5 и 6.

На выходах триггеров 7,8 формируются импульсы для управления силовыми транзисторами преобразователя.

С выхода датчика полного тока 16 сигнал поступает на вход усилителя 11, а с его выхода ка входы компараторов напряжения 12 и 13. На вторые входы компараторов напряжения 12 и 13 подаются опорные напряжения с источников 14 и 15. Величины опорных напряжений определяют величину индукции, до которой происходит перемагничивание сердечника.

В режиме симметричного перемагничивания (см.фиг.2) устройство работает следующим образом.

SR-триггеры 9 и 10 не включаются. При появлении на выходе A распределителя импульсов 2 импульсов лог. 1, а соответcтвенно и на входе сдвигового регистра 5 с приходом тактового импульса на вход С сдвигового регистра 5 на его выходе 1 появляется импульс лог.1. С приходом следующего тактового импульса лог.1 сдвигается на выход 2 сдвигового регистра 5, а на выходе триггера 8 появляется лог.0, если до этого была лог.1. С приходом очередного тактового импульса на выходе триггера 7 появляется лог.1, т.е. между пропаданием лог. 1 на выходе триггера 8 и ее появлением на выходе триггера 7 проходит время, равное периоду тактовой частоты, т.е. обеспечивается задержка включения силовых транзисторов (на чертеже не показаны). Это время можно увеличить до двух или трех периодов, подключив вход J JK-триггера 7 к выходам 4 или 8 сдвигового регистра 5 соответственно.

Аналогично работает схема при появлении лог.1 на входе 3 распределителя импульсов 2.

При появлении подмагничивания сердечника трансформатора устройство работает следующим образом.

Если включен триггер 8 (на его выходе присутствует лог.1) и до окончания полупериода работы преобразователя индукция в сердечнике превышает заданную, то в этом случае на выходе компаратора напряжения 12 появляется положительный импульс (лог. 1), который устанавливает на выходе триггера 9 лог.1 и соответственно на входе V сдвигового регистра 5. Далее процесс переключения идет аналогично описанному выше. Появление лог.1 на выходе 1 сдвигового регистра 5 приводит к выключению SR-триггера 9 (пропадание лог.1 на выходе), см. фиг.2. Последующее появление лог.1 на выходе A распределителя импульсов 2 не приведет к переключению JK-триггеров 7 и 8, т.к. они к этому моменту уже установлены в требуемый режим.

Аналогично работает устройство при превышении заданной индукции при включенном JK-триггере 7 (см.фиг.2).