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

UB,IS f

Иэобретсш1е относится к электротехнике и может быть использовано. во вторичных источниках электропита}ШЯ.

Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой блок, включенный между выводами источника питания и нагрузки и подключенный к его управляющему входу выходом блока обратной связи, урравлякяцие входы которого подключены как к выводам наг рузки, так и к выводам источника питания .

Недостатками известного устройства являются повышенные потери мощ-- ности, узкий диапазон регулирования, пониженная устойчивость и недостаточ ная точность стабилизации, что вызвано, в основном, использованием магниного усилителя в блоке обратной связи..

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому зффекту является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий включенный между входными и выходными выводами узел регулирования, задающий генератор,соединенный с его первым выходом формирователь треугольных импульсов, выводы питания которого подклочены к входным выводам, компаратор . соединенный первым входом с выходом формирователя треугольных импульсов, блок согласования, включенный между выходом компаратора и управляющим входом узла регулирования, усилитель обратной связи, первым входом соединенный с выходом депителя напряжения, соединенного входом с вы ходными выводами , а вторым входом с источником опорного напряххения ZJ

Недостатком этого устройства,обладающего широким диапазоном регулирования, высокой точностью стабилизации выходного напряжения и повышенной устойчивостью, являются излишние потери мощности в делителе напряжеьшя и формирователе треугольных импульсов, вызванные необходимостью инвертирующего включения операционных усилителей, используемых Б усилителе обратной связи и компараторе.

Входное сопротивление инвертирующего операционного усилителя определяется величиной сопротивления

внешнего резистора, подключеь.ного к иifflертирующему входу. Максимальное значение этого сопротивления ограничено для большинства современных 5 операционных усилителей величиной в несколько десятков - сотен килоом и определяется соотношением падения напряжения на нем от протекающего входного тока и величины наприO жения входного сигнала, причем, чем оно больше, тем больше его влияние на работу, усилителя.

Входное сопротивление неинвертирующего операционного усилителя опре5 деляется паспортной величиной входного сопротивления и для большию:тва современных операционных усилителей составляет сотни килоом - единицы мегом.

0 Входное сопротивление инвертиру,ющего операционного усилителя практически не зависит от введения отрицательной обратной связи, в то время как введе}ше отрицательной

5 обратной связи увеличивает входное сопротивление неинвертирующего операционного усилителя.и тем больше, чем глубже отрицательная обратная связ.ь.

Таким образом, так как неинвертирующий операционный усилитель обладает большим входным сопротивлением, чем инвертирующий, величины токов, потребляемых подключенными к их входам измеритёль-ным элементом и формирователем треугольных импульсов различны. При повьш1енных входных и выходшлх напряжениях стабилизированных преобразователей и малых токах нагрузки потери мощности в указанных

BbMie узлах влияют на К1Щ в целом.

Цель изобретения - уменьшение потерь мощности.

Поставленная цель достигается тем, ЧТО в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, содержащем включенный между входными и выходными выводами узел регулирования, задающий генератор,, соединенный с его первым выходом формирователь треугольных импульсов, выводы питания которого подключены к входным выводам, компаратор, соединенный первым входом с: выходом формирователя треугольных импульсов, блок согласования ,

включенный между выходом компаратора и управляющим входом узла регу3лирования,усилитель обратной связи, первым входом соединенный с выходом делителя напряжения, входом соединенного с выходными вьтодами,а вторым входом с источником опорного напряжения, первый вход компаратора выполнен неинвертирующим, а второй инвертирующий вход компаратора подключен к источнику опорного напряжения, первый вход усилителя обратной связи выполнен неинвертирующим,а вто рой вход инвертирующим,выход усили- теля обратной связи через введенш. диод подключен к выходу формироватеЛя треугольных импульсов , а введенный второй задающего генератор соединен с управляющим входом узла регулирования. На чертеже представлена схема ста билизированного преобразователя. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит вклю чен1шй между входными 1,2 и выходными 3,4 выводами узел 5 регулирования задающий генератор 6,соединенный с его первым выходом формирователь 7 треугольных импульсов, вьшоды питани которого подключет к входным выводам, компаратор 8, соединенный не инвертируюпщм входом с выходом формирователя треугольных импульсов, блок 9 согласования, включенный между выходом компаратора и управляющим входом узла регулировать,усилитель 0 обратной связи и соединенные с его входами делитель I1 напряжения, соединенный с выходными выводами 3,4, и источник 12 опорного нап ряжения, неинвертирующий вход 13 ком паратора подключен к выходу формирователя треугольных импульсов, а инвертирующий вход 14 - к источнику опорного напряжеш1я , к которому под ключен также И1шертирующий вход 15 усилителя обратной связи, неинвентирующий вход 16 которого соединен с делителем напряжения, выход усилителя через введеннь1й диод 17 подкл)очен к выходу формирователя треугольных импульсов,введенный второй выход 18 задающего генератора 6 соединен с управляющим входом узла регулирования, а входы питания компаратора и усилителя подключены к выводу 19 однополярного источ1О1ка питания. Устройство работает следуювдхм образом. Отпирагше транзистора узла 5 регу лирования производится импульсом. 254 поступающим с второго выхода 18 задакнцего генератора 6, запирание - импульсом с выхода компаратора 8, который отпирает транзистор согласуклцего блока 9 и он при зтом шунтирует вход транзистора 5 узла регулирования. При увеличении (уменьшении) входного напряжения (U ) возрастает (уменьшается) амплитуда треугольного напряжения на выходе формирователя 7 и увеличивается (уменьшается) длительность импульса на выходе компаратора 8. Поскольку при этом уменьшается (увеличивается) продолжительность включенного состояния транзистора узла 5 регулирования, осуществляется параметрическая стабилизация выходного напряжения (U ), как и в известном устройстве. При увеличении (уменьшении) в 1ходного напряжения, например при уменьшении (увеличении) тока нагрузки,увеличивается (уменьшается) напряжение на выходе неинвертирующего усилителя 10 обратной связи. Поскольку при зтом возрастает (уменьшается) амплитуда треугольного напряжения на выходе.формирователя 7, увеличивается (уменьшается) длительность импульса на выходе компаратора 8 и увеличивается (уменьшается) длительность выключенного состояния транзистора узла 5 регу- лирования - осуществляется компенсационная стабилизация выходного напряже1шя. Из приведенного описания следует, что в предлагаемом устройстве, как и в прототипе, осуществляется компенсационно-параметрическая стабилизация выходного напряжения. Использова}ше изобретения позволит уменьшить потери мощности. Входное сопротивление операционного усилителя с отрицательной обратной связью, включен1юго по неинвертирующей схеме , определяется из известного выраже1мя 8х цос ) где R и К - входное сопротивлет1е и коэффициент усиления усилителя без отрицательной обратной связи (паспортные данные); К - коэффициент ycHJiemiH усилителя с .1Ь)юй . связью. Входное сопротивление операшюнного усилителя с отрицательной обратной связью, включенного по инвертирующей схеме К g и ее определяетс из выражеш1я р о 4- ---о о Зх VI ос л k: 1 R.- сопротивление внешнего резис тора, подключенного к инверт рующему входу усилителя. Пример . Примем типовые значения величин: К 1000, R, 1 МОм; ое - 5 подставив их в (1) и (2)j получим МОм «100 10 кОм; R 1 НОС 10 кОм(3) Отношеш1е этих сопротивлений составляет- 1о R ВЦ нос RB ; и ос. Как следует из приведенного приме ра, входное сопротивлеьЕие операционного усилителя с глубокой отрицатель ной обратной связью (а именно усили тель с глубокой отрицательной обратной связью 1 спользуется в компенсаци онно-параметрических стабилизаторах напряжешш и в этом одно, из важнейших их преимуществ) при неи}тертирую щем включении на несколько порядков больше, чем при инвертирующем включе нии (уменьшить это преимущество увел ч-езшем резистора R нежелательно, так как это приведет к ухуди1еш1ю точности стабилизации выходного напряжения из за соизмеримости падения напряжения на нем и входного сигнала). Благодаря этому преимущсс: ву ток делителя обратной связи в предлагаемом устройстве может быть г на несколько порядков меньше, чем ток делп1теля в известном устройстве, а это особенно важно для стабилизированных преобразователей направления с мальитоком нагрузки и существенно взп1яет на КПД в целом. Поскольку входное сопротивление операционного усилителя без отрицателъпой обратной связи (как это имеет место в компараторе) при неинвертирующем включении на один-два порядка больше, чем при инвертирующем, ток, потребляемый формирователем треугольных импульсов в предлагаемом устройстве будет также меньше, чем в известном, и это снижает потери мощности. Учитывая уменьшение потерь мощности в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом за счет возможности использования однополярного дополнительного источника питания, можно сказать,что его КПД выше. Дополнительньп положительным эффектом предлагаемого устройства является повьшенная помехоустойчивость. Она обеспечивается тем, что оба сигнала: и входное напряжегше я напряжение обратной связи - поступают на конденсатор формирователя треугольных импульсов. Таким образом, использоваше изобретения позволяет повысить КПД стабилизированных преобразователе постоянного напряхсения с компенсационно-параметрической стабришзагагей без усложне дая схемы, а также повысить помехоустойчивость устройства.

СТАБИЛИЗИРОВЛННЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ,содержащий включенный между входными и выходными выводами узел регулирования, задающий генератор, соединенныйс его первым выходом формирователь треугольных импульсов, выводы питания которого подключены к входньпч выводам, компаратор, соединенный первым входом с выходом формирователя треугольных импульсов, блок согласования, включенный мехсду выходом компаратора и управлянм им входом узла регулирования, усилитель обратной связи, первым входом соеди11енм а1 с выходом делителя напряжения , входом соединенного с выходными вывода, а вторым входом с источником опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД, первый вход компаратора выполнен неи1шертирутощим, а второй инвертирующий вход компаратора подключен к источнику опорного напряжения, первый вход усилителя обратной связи выполнен неинвертирующим, а второй вход инвертирующим, выход усилителя обратной связи через введенный диод подключен к выходу формирователя треугольных импульсов, введенный второй выход задающего генератора соединен с управляюпшм. входом узла регулирования.