Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/64 

2. Преобразователь по п. 1, о т.личающийся тем, что формирователь импульсов содержит последовательно включенные между его входами конденсатор, первый резистор

и параллельно соединенные второй резистор и диод, причем общая точка первого и второго резисторов подключена к выходу, а другой вывод второго резистора - к первому входу.

1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий ключевой усилитель мощности с трансформаторным выходом, входом подключенный к входным клеммам, а выходом связанный с выходными клеммами, генератор пилообразного напряжения, выходом непосредственно подключенный к первому входу узла сравнения и через узел синхронизации соединенный с входом триггера, усилитель обратной связи, подсоединенный первым входом к выходу узла этсшонного напряжения, вторым входом соединенный с выходными клеммами, а выходом подключенный к второму входу узла Сравнения, два логических элемента И, выходами подключенных к входам управления усилителя мощности , первыми входами подсоединенных к выходу узла сравнения, а вторыми входами соответственно соединенных с противофазными выходами триггера, отл ич ающий ся тем, что, с целью повышения КПД с одновременным повышением надежности, в него введены RS-триггер и формирователи импульсов, входами подключенные па- . раллельно силовым выводам ключей уси- лителя мощности, причем первые входы $ подсоединены к общей точке ключей (О усилителя мощности, а выходами соединены с входами RS-триггера, выс ходы которого подсоединены к третьим входам логических элементов И, причем вход и соответствующий ему выход RS-триггера связаны со смежными ключами усилителя мощности, to to to 4

Изобретение относится.к электронике и может найти применение в системах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры широког дрименения. Известен стабилизированный преоб разователь постоянного напряжения, содержащий задающий генератор, гене ратор пилообразного напряжений, ком паратор, триггер, селекторы, усилите мощности и блок обратной связи til Недостатком известного преобразователя является Нсшичие сквозного тока, который обусловлен инерционностью электронных ключей. Появление сквозного тока вызывает дополнител ные потери мощности и существенно . снижает надежность работы электронных ключей преобразователя, вплоть до выхода: их и.з строя. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь, содержащий ключевой усилитель мощности с трансформаторным выходом, входом подключенный к входным клеммам, а выходом связанный с выходными клеммами, гене ратор пилообразного напряжения, выхо дом непосредственно подключенный к первому входу узла сравнения и через узел синхронизации соединенный с вхо дом триггера, усилитель обратной свя зи, подсоединенный первым /входом к выходу узла эталонного напряжения, вторым входом соединенный с входными клеммами, а выходом подключенный к входу узла сравнения, два логических элемента И, выходами подключенных к входам управления усилителя мощности, первыми входами подсоединенных к выходу узла сравнения, а вторыми входами соответственно соединен ных с противофазными выходами триггера 21. Недостатками известного устройства являются низкий КПД и малая надежность, обусловленная, во-первых, наличием сквозных токов в усилителе мощности и, во-вторых, возможностью в переходных режимах либо при воздействии внешних помех повтор ного включения ранее насыщенного транзистора усилителя мощности, что вызывает насы1г1ение его трансформатог ра и приводит к отказу всего устройства. Цель изобретения - повышение КПД с одновременным повышением надежности стабилизированного преобразователя постоянного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий ключевой усилитель мощности с трансформаторным выходом, входом подключенный к входным клеммам, а выходом связанный с выходными клеммами, генератор пилообразного напряжения, выходом непосредственно подключенный к первому входу узла сра:внения и через узел синхронизации соединенный с входом триггера, усилитель обратной связи, подсоедйненный первым входом к выходу узла эталонного напряжения, вторым входом соединенный с выходными клеммами, а выходом подключенный к второму входу узла сравнения, два логических элемента И, выходами подключенных к входам управления усилителя мощности, первыми входами подсоединенных к выходу узла сравнения, а вторыми входами соответственно соединенных с противофазными выходами триггера, введены RS-триггер и формирователи импульсов, входами подключенные параллельно силовым выводам ключей усилителя мощности, причем первые входы подключены к общей точке ключей усилителя мощности, а выходами соединены с входами RSтриггера, выходы которого подсоединены к третьим входам логических элементов И, причем вход и соответствующий ему выход RS-триггера связаны со смежными ключами усилителя мощности. Формирователи импульсов включают в себя последовательно включенные между их входами конденсатор, первый резистор и параллельно соединенные второй резистор и диоД, общая точка первого и второго резисторов подключена к выходу, а другой,вывод второго резистора - к первому входу формирователей. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит ге- . нератор 1 пилообразного напряжения, усилитель 2 обратной связи, соедиванный с входом-узла 3 сравнения, другим входом соединенного с генератором 1 и охваченного обратной связь посредством резистора 4, коммутатор 5, состоящий из двух логических- элементов И б и 7, триггер 8, который через узел 9 синхронизации подключен к выходу генератора 2, усилитель 10 мощности, состоящий из двух смежных транзисторов 11 и 12, включенных в двухтактную схему инвертора совместно с трансформатором 13, выходом подключенного к выпрямителю 14 сфильтром, RS-триггер 15, подключен ный входом S через формирователь 16 импульса параллельно переходу эмиттер - коллектор транз,йстора 11, входом R - через второй формирователь 17 импульсов параллельно тому же переходу транзистора 12. Прямой и инверсный выходы триггера подключены соответственно к входам логических элементов И 7 и б, другие входы которых подключены к выходу узла 3 сравнения и парафазным выходам триггера 8, а выходы - к входам усилите ля 10 мощности. Выход выпрямителя 1 являющийся одновременно выходом ста билизатора/ подключен к входу усили теля 2 обратной связ.и. Формирователи 16 и 17 импульсов включают в себя последовательно вкл ченные между их входами конденсатор 18, первый резистор 19 и паралелльн соединенные второй резистор 20 и ди од 21, причем общая точка резисторо 19 и 20 подключена к выходам формир вателей 16 и 17, Работа устройства иллюстрируется временными диаграммами напряжений, приведенными на фиг. 2, где а - вхо ные напряжения узла 3 сравнения; б - выходное -напряжение узла 3 срав нения в, г - выходные напряжения триггера 8; д - выходное напряжение логического элемента И 6} е - выход ное напряжение логического элемента И 7 J ж - напряжение выходной обмотки трансформатора 13 усилителя 1 мощности 3 - выходное напряжение формирователя 16 импульсов/ и - выходное напряжение формирователя 17 импульсов) к, л - выходные напряжения триггера 15, Работа стабилизированного преобразователя постоянных напряжений ос ществляется следующим образом. Пилообразное напряжение генератора 1 подается на неинвертирующий вход узла 3 сравнения/ на инвертирующий вход которого поступает напр жение усилителя 2, пропор циональное выходному напряжению устройства (фиг. 2а). На выходе узла 3 сравнения формируются прямоугольные импул сы, длительность которых обратно пропорциональна выходному напряжению (фиг. 2б).Эти импульсы совместно с 1мпульсами триггера 8 (фиг. 2в и г) поступают на входы элементов И 6 и 7 коммутатора 5, по сигналам которого (фиг. 2д и е). усилитель 10мощности генерирует напряжение прямоугольной фор№л в выходной обмотке трансформатора 13 (.фиг. 2ж). При работе усилителя 10 мощности транзистора 11 и 12 попеременно открываются и закрываются. Например, если транзистор 12 закрыт, а транзистор 11открыт, импульсы с формирователей 16 и 17, представляющие собой продифференцированные импульсы с транзисторов 11 и 12, устанавливают триггер 15 к состояние, разрешающее прохождение управляющего сигнала через элемент И 6, так как на инверсном выходе триггера 15 появляется сигнал логической единицы (фиг. 2л), и запрещающее прохождение сигнала через элемент И 7, так как на прямом выходе триггера 15 присутствует логический нуль (фиг. 2к). По окончании действия управляющего сигнала транзистор 11 закрывается и импульс с формирователя 16 (фиг. 2а) сменяет состояние триггера 15 на противоположное, т.е. теперь открываться имеет возможность транзистор 1,2. Если транзисторы 11 и 12 усилителя 10 мощности имеют большое время спада, то задний фронт импульса на обмотке трансформатора 13 затягивается (фиг, 2ж) по сравнению с управляющим импульсом. Последнее может привести в известном стабилизаторе к перекрытию разнопрлярных импульсов и появлению сквозг ного тока. В предложенном -стабилизаторе триггер 15 запрещает прохождение управляющего импульса на один из . транзисторов, пока смежный транзистор не закроется, поэтому режим сквозного тока в предложенном стабилизаторе невозможен. Формирователи импульсов 16 и 17 .устраняют возможность появления на входах триггера 15 -одновременно сигналов логической единицы, что недопустимо для RS-триггеров. Длительность импульсов формирователей 16 и 17 выбирают достаточной для срабатывания триггера 15. Дополнительным преимуществом предложенного стабилизатора является то, что он устраняет возможность появления в усилителе 10 мощности сдвоенных импульсов, возникающих при кратковременном отключении нагрузки. При воздействии на стабилизатор помехи (фиг. 2а), возникающей при . кратковременном отключении нагрузки, импульсы на выходе узла 3 сравнения могут отсутствовать (фиг. 2б). Последнее может привести в известном стабилизаторе к появлению импульса той же полярности, что и предыдущий

(фиг. 2ж). Эти сдвоенные импульсы насыщают трансформатор 13 усилителя 10 мощности, в результате транзисторы 11 и 12 выходят из строя. В предложенном преобразователе триггер 15 обеспечивает чередование импульсов разной полярности на трансформаторе 13 усилителя 10 мощности.

Таким образом, устранение сквозного тока позр.оляет повысить КПД

устройства по сравнению с известны- V ми за счёт исключения дополнительных потерь в усилителе мощности. Существенно повышается также надежность за счет устранения как сквозного тока, так и возможности появления в усилителе мощности сдвоенных импульсов, возникающих при кратковременном отключении нагрузки.