ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H02M3/337 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в стабилизирующих двухтактных преобразователях напряжения.

Известно устройство, содержащее задающий генератор, широтно-импульсный модулятор, усилитель постоянного тока, формирователь выходных сигналов управления силовыми каскадами преобразователя импульсного стабилизатора и т. д. Широтно-импульсный модулятор состоит из генератора пилообразного напряжения и модулятора [1] .

Недостатком данного устройства является появление паразитных импульсов управления из-за естественных неустранимых задержек в широтно-импульсном модуляторе, что влечет за собой появление сквозных токов в преобразователе.

За прототип взят вторичный источник питания [2] . Схема управления двухтактным преобразователем состоит из задающего генератора, коммутатора на транзисторах, широтно-импульсного модулятора, включающего в себя генератор пилообразного напряжения, триггер Шмитта в качестве модулятора и двухтактный усилитель импульсов с трансформатором. Генератор пилообразного напряжения состоит из конденсатора, заражаемого первой парой транзисторов и разряжаемой с удвоенной частотой другой парой транзисторов. Базы последней пары транзисторов подключены в двум дифференцирующим цепочкам.

Основным недостатком устройства, взятого в качестве прототипа, является искажение формы пилообразного напряжения на конденсаторе за счет влияния параметров дифференцирующих цепочек, что приводит у ограничению диапазонов широтно-импульсной модуляции управляющих сигналов. Кроме того, для обеспечения широкого диапазона модуляции управляющих импульсов требуется относительно большой диапазон амплитуд пилообразного напряжения. Это требует включения в схему дополнительной (первой) пары транзисторов в качестве усилителей обратной связи, что усложняет конструкцию, а также нарушает стабильность работы от воздействующих факторов и линейность пилообразного напряжения.

Целью изобретения является повышение точности и стабильности выходного напряжения.

Цель достигается тем, что вторичный источник питания, содержащий задающий генератор, коммутатор, модулятор и узел обратной связи, также имеет формирователь пилообразного напряжения в парафазными входами, выполненный в виде схемы, содержащий конденсаторы, одни выводы которых являются входами формирователей, а другие выводы подключены к крайним выводам резисторов, образующих первый делитель напряжения, и катодом диодов, соединенных встречно последовательно по схеме общим анодом, являющимся также выходом формирователя, причем крайние выводы резисторов второго делителя напряжения подключены к выходным выводам узла обратной связи, а внутренние - к средней точке соединения резисторов первого делителя напряжения. Схема формирователя пилообразного напряжения также содержит третий конденсатор, один из выводов которого подключен к положительному выходному выводу узла обратной связи, а другой - к точке соединения делителей напряжения.

На чертеже представлена схема вторичного источника питания.

Вторичный источник питания состоит из задающего генератора 1, выход которого подключен к входу коммутатора 2, имеющего два выхода, прямой и инверсный, подключенные одновременно к парафазным входам формирователя 3 пилообразного напряжения и к первому и второму входам модулятора 4 импульсов. Выход формирователя 3 подключен к третьему входу модулятора 4 импульсов, выходы которого подключены к входам двухтактного преобразователя 5.

Формирователь 3 пилообразного напряжения имеет два парафазных входа и содержит конденсаторы 6 и 7, одни выводы которых использованы в качестве парафазных входов формирователя 3, а другие выводы подключены к крайним выводам резисторов 8 и 9, образующих первый делитель напряжения, и к катодам диодов 10 и 11, соединенных встречно последовательно по схеме с общим анодом.

Второй делитель напpяжения состоит из двух резисторов 12 и 13 и его крайние выводы подключены к выходным выводам узла 14 обратной связи. К объединенным средним точкам первого и второго делителей подключен один из выводов конденсатора 15, входящего в состав формирователя 3 пилообразного напряжения, а другой его вывод подключен к положительному выводу узла 14 обратной связи. Общая точка соединения диодов 10 и 11 (общий анод) является выходом формирователя 3. Вход узла 14 обратной связи подключен к вторичной обмотке 16 силового трансформатора преобразователя 5.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает прямоугольные импульсы определенной частоты, которые поступают на вход коммутатора 2, на обоих выходах которого поочередно генерируются прямоугольные импульсы напряжения со скважностью, равной двум. С обоих выходов коммутатора 2 импульсы поступают одновременно на два входа модулятора 4 импульсов и два входа формирователя 3 пилообразного напряжения. Противофазные импульсы, поступающие на его входы, поочередно интегрируются в каждом полупериоде входной частоты на катодах диодов 10 и 11 цепью, состоящей из резисторов 8 и 9 и конденсаторов 6 и 7. Однако диоды 10 и 11 пропускают нарастающие участки интегрированных импульсов напряжения с крутыми срезами и в момент смены направления зарядного тока по цепи 8, 9, 6 и 7. В результате на выходе формирователя 3 вырабатываются импульсы пилообразной формы удвоенной частоты с относительно малой амплитудой и постоянной составляющей, уровень которой задается делителем напряжения на резисторах 12 и 13.

В связи с этим для обеспечения полного диапазона регулирования не требуется большой амплитуды пилообразного напряжения, которая может быть порядка 3% от напряжения обратной связи, а достаточно изменить на указанную величину постоянную ее составляющую. Если амплитуда пилообразного напряжения не достигает порога срабатывания модулятора 4 импульсов, то на его выходах поочередно генерируются импульсы напряжения скважностью, равной двум. Если амплитуда пилообразного напряжения превышает порог срабатывания модулятора 4 импульсов, то на его выходах импульсы укорачиваются по длительности на ту же величину, которую занимает импульс пилообразного напряжения, находящийся по уровню выше порога срабатывания модуляторов импульсов посредством чего и осуществляется широтно-импульсная модуляция импульсов управления двухтактным преобразователем 5 обратной связью по напряжению, которое получено с вторичной обмотки 16 силового трансформатора двухтактного преобразователя 5. При подключении предлагаемой схемы к первичному источнику питания конденсатор 15, заражаясь через резистор 13, создает на нем падение напряжения, которое по мере уменьшается по экспоненте от напряжения питания до напряжения, установленного вторым делителем. Это обеспечивает плавное увеличение длительности импульсов на выходе модулятора 4 импульсов.

Использование предлагаемой схемы по сравнению с прототипом существенно повышает точность (коэффициент стабилизации) и стабильность выходного напряжения. Первое достигается использованием предложенного варианта выполнения формирователя пилообразного напряжения, а следовательно, для обеспечения полного диапазона широтно-импульсной модуляции, малым изменением напряжения обратной связи (равным размаху пилоообразного напряжения). Второе (стабильность) достигается тем, что отпадает необходимость в усилителях постоянного тока в цепи обратной связи, которые обуславливают нестабильность от воздействующих факторов и снижают надежность источника питания в целом. Кроме того, использование в предлагаемой схеме "мягкого" пуска гарантирует отсутствие пусковых токов, значительно улучшает переходную характеристику источника питания от воздействующих входных и выходных факторов, что повышает качественные характеристики и надежность вторичного источника питания. (56) Справочник/ Под ред. Г. С. Найвельта. - М. : Радио и связь, 1985, с. 380.

Ефремов В. С. Трехканальный ВИП для цифровой аппаратуры связи. Сборник "Полупроводниковая электроника в технике связи"/ Под ред. И. Ф. Николаевского. - М. : Радио и связь, 1990, вып. 28, с. 168.

Использование: в источниках вторичного питания. Сущность изобретения: устройство содержит задающий генератор 1, коммутатор 2 с прямым и инверсным выходами, формирователь 3 пилообразного напряжения, модулятор 4 импульсов, двухтактный преобразователь напряжения 5, узел 14 обратной связи. Формирователь 3 выполнен на трех конденсаторах 6, 7 и 15, двух резистивных делителях 8, 9 и 12, 13 и двух диодах 10 и 11. Устройство обладает повышенной точностью и стабильностью выходного напряжения. Использование "мягкого" пуска гарантирует отсутствие пусковых токов, что повышает надежность источника питания. 1 ил.

ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, содержащий последовательно соединенные задающий генератор и коммутатор с прямым и инверсным выходами, формирователь пилообразного напряжения с парафазными входами, модулятор импульсов, двухтактный преобразователь напряжения, выход которого подключен к выводам для подключения нагрузки, а управляющие входы соединены с соответствующими выходами модулятора импульсов, и узел обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности выходного напряжения, формирователь пилообразного напряжения выполнен на первом, втором и третьем конденсаторах, на двух резистивных делителях напряжения и на двух диодах, причем первые выводы первого и второго конденсаторов, использованные в качестве парафазных входом формирователя пилообразного напряжения, соединены соответственно с прямым и инверсным выходами коммутатора, а вторые выводы первого и второго конденсаторов подключены к крайним выводам первого резистивного делителя напряжения и к катодам соответственно первого и второго диодов, аноды которых объединены и их общая точка использована в качестве выхода формирователя пилообразного напряжения, крайние выводы второго резистивного делителя напряжения подключены к выходным выводам узла обратной связи, первый вывод третьего конденсатора соединен с положительным выходным выводом узла обратной связи, а второй вывод третьего конденсатора подключен к объединенным средним точкам первого и второго резистивных делителей напряжения, при этом первый и второй входы модулятора импульсов соединены соответственно с прямым и инверсным выходами коммутатора, а третий вход подключен к выходу формирователя пилообразного напряжения.