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

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к вторичным источникам питания, и может быть использовано для стабилизации постоянного напряжения в различных радиотехнических устройствах. Известен стабилизированный преобразователь, содержащий автогенератор и преобразовательные ячейки, каждая из которых состоит из последовательно соединенны)( усилителя мощности, трансформатора, выпрямителя, фильтра. Входы одних усилителей мощности соединены с входом автогенератора через ключевые регуляторы, причем выходы преобразовательных ячеек соединены последовательно, а выходы автогенератора подключены к управляющим входам усилителей мощности преобразовательных ячеек ПJ. В этом устройстве при щироком диапазоне изменения входного напряжения сни жается стабильность выходного напряженияНаиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий генератор и двухтактный транзисторный усилитель мощности, подключенный силовым входом к входным вь1водам стабилизированного преобразователя, силовым выходом через трансформатор, выпрямитель и фильтр - к выходным выводам стабилизированного преобразователя, а управляющими входами соединенный с выходами первого и второго блоков совпадения, первые входы которых подключены к противофазным выходам делителя частоты, а вторые входы объединены и подключены к выходу блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами стабилизированного преобразователя 2. Недостатками известного стабилизированного преобразоватеяя являются низкая надежность и ограниченные функциональные возможности. Низкая надежность обусловлена тем,что при пуске, коммутации нагрузки и других переходных режимах, когда в выходном напряжении возрастает величина переменной составляющей, длительность полупериодов управления может оказаться различйой, происходит одйостороннее насыщение выходного трансформатора усилителя МОЩИОСТИ и силовые транзисторы могут выйти из строя. Ограничейные функциоаальUbie возможности обусловлены тем, что при: высоких частотах лреобразования изменения коэффициента заполнения импульсов могут быть только в ограниченных пределах, поскольку трудно обеспечить значения коэффициекта заполнения, близкие к нулю и единице. Целью изобретения является повыщение надежности и расширение функциональных возможностей. Эта цель достигается тем, что стабили-, зированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий генератор и двухтактный транзисторный усилигель мощиости, подключенный силовыми входами к входным выводам стабилизированного преобразователя, силовым выходом через трансформатор, выпрямитель и фильтр - к выходным выводам стабилизированного преобразователя, а управляющими входами соединенный с выходами первого и второго блоков совпадения, первые входы которых подключены к противофазным выходам делителя частоты, а вторые входы объедииены и подключены к выходу блока обратной связи, входсм соединенного с выходными выводами стабилизированного преобразователя, снабжен третьим блоком совпадения, выход которого подключен к делителю частоты, пераый вход - к выходу задающего генератора,а второй - к выходу блока обратной связи. На фиг. 1 представлена схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений, поясняющие его работу (Uj - напряжение на выходе задающего генератора I; Ug и УЮ - напряжения на выходах схем 9 и 10 совпадения; Va - напряжение на выходе блока 12; Ug, UJ - напряжения на выходах автогенератора 8; s - напряжение на выходе выпрямителя 5. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит задающий генератора 1 и двухтактный транзисторный усилитель 2 мощности, подключенный силовым входом к входным выводам 3 стабилизированного преобразователя, силовым выходом через трансформатор 4, выпрямитель 5 и фильтр 6 - к выходным выводам 7 стабилизированного преобразователя, а управляющими входами соединенный через автогенератор 8 с выходами первого 9 и второго 10 блоков совпадения. Первые входы блоков 9 и 10 совпадения подключены к противофазным выходам делителя 11 частоты, а вторые входы объединены и подключены к выходу блока 12 обратной связи, входом соединенного с выходными выводами 7. Выход задающего генератора 1 подключен к первому входу третьего блока 13 совпадения, второй вход блока 13 соединен с выходом блока 12 обратной связи, а выход - с входом делителя частоты. Блок 12 обрат„ой связи состоит из блока 14 сравнения, делителя 15 выходного напряжения и источника 16 опорного напряжения. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.. Задающий генератор 1 вырабатывает сигналы, поступающие через третью схему 13 совпадения на делитель 11 частоты.Частота после делителя 11 частоты будет равна , где К - коэффициент деления частоты делителя 11 частоты. Далее импульсы поступают на первую и вторую схемы 9 и 10 совпадения. В связи с тем, что с выхода схемы 12 управления поступает разрешаю. щий сигнал,импульсы поступают после первой и второй схем 9 и 10 совпадения на синхронизирующие входы автогенератора 8. Таким образом,частота колебаний автогенератора 8 устанавливается равной fj/K. После автогенератора управляющие импульсы (меандр) поступают на управляющие входы усилителя 2 мощности, на выходе которого возникает переменное напряжение, поступающее через трансформатор 4, выпрямитель 5 и фильтр 6 на выход устройства. При увеличении выходного напряжения выше установленной нормы (например, при увеличении входного напряжения) изменение выходного напряжения через делитель 15 выходного напряжения поступает на вход схемы 14 сравнения блока 12, вырабатывающей запрещающий сигнал для схем 13, 9 и 10 совпадения. Делите 1ь Я1 частоты запоминает свое состояние, генератор 1 тактовых импульсов отключается от делителя 11 частоты, а делитель 11 частоты отключается от синхронизирующих входов автогенератора 8 посредством схем 9 и 10 совпадения. Автогенератор 8 срывает свои колебания, усилитель 2 мощности закрывается, напряжение с его выхода перестает поступать на выход устройства. Реактивные элементы фильтра 6 начин-ают, разряжаясь, отдавать накопленную энергию на выход устройства, напряжение на выходе уменьшается. При достижении заданного уровня срабатывает схема блока 12 обратной связи и формируется разрещающий сигнал для схем ,9, 10, 13 совпадения, задающий генератор 1 подключается к делителю 11 частоты, а делитель 11 частоты - к синхронизирующим входам автогенератора 8, который начинает генерировать импульсы, включающие транзисторы усилителя 2 мощности. На выход устройства поступает напряжение с выхода фильтра 6. Причем делитель 11 частоты начинает счет не с нуля, а с ранее запомненного состояния, я автогенератор 8 генерирует импульсы,продолжая прерванную последовательность. Это необходимо для того, чтобы не происходило магнитного накопления в сердечниках трансформаторов от каждой включающейся пачки импульсов. Делитель 11 частоты запоминает свое состояние и в дальнейщем продолжает прерванный счет, затем продолжается генерация импульсов без накопления магнитного состояния. Ощибка по накоплению равна I/FT по отнощению к периоду автогенератора 8 1/К{т- Таким образом, стабилизированный преобразователь работает по принципу срыва колебаний автогенератора 8 и генерации пачки импульсов, причем на выходе выпрямителя 6 присутствует импульсное напряжение со скважностью q, а среднее напряжение- на выходе LC-фильтра 6 UjxtTiq, где m - коэффициент трансформации трансформатора 4. Ошибка при поддержании выходного напряжения определяется точностью задания рабочей скважности q. Стабилизнрованный преобразователь может работать в двух режимах: релейном - свободно изменяющейся частоте генерации пачки импульсов --ив режиме синхронизации, когда блок 12 обратной связи дополнительно связан с генератором 11 тактовых импульсов. Тогда частота импульсного напряжения на выходе выпрямителя 6 несколько ниже частоты автогенератора fjK, но постоянна. Такое построение позволяет выбирать частоту преобразования fyK с точки зрения минимума массы или габаритов усилителя мощности (трансформаторов, выпрямителей), независимо от частоты пачек импульсов. Напряжения на выходе автогенератора 8 и на выходе выпрямителя 6 в режиме стабилизации показаны на фиг. 2. Положительный эффект применения предложенного устройства заключается в том, что при любых переходных процессах длительность отдельных полупериодов управления не может отличаться больше, чем на период следования импульсов на выходе задающего генератора г-, который может быть выбран достаточно малым. Таким образом, одностороннее насыщение трансформатора 4 практически Невозможно, что существенно повышает надежность стабилизированного преобразователя. Кроме того, предложенный стабилизированный преобразователь позволяет изменять режимы стабилизации в широких пределах изменения соотношения между выходной частотой задающего генератора I, коэффициентом деления делителя 11 и частотой следования пачек нмпульсов, что в свою очередь позволяет применять предложенную структуру в различных типах преобразовательных устройств.

Паследо агпемносп71: cneflt/o&off

а

ft

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий задающий генератор и двухтактный транзисторный усилитель мощности, подкючеиный силовыми входами к входным выводам стабилизированиого преобразователя, силовым выходом через. трансформатор, вЫпряМитедь и фильтр - к выходным выводам стабилизированного преобразователя, а управляющими входами се дииениый с выходами первого и второго блоков совпадения, первые входы которых подключены к противофазным выходам делителя частоты, а вторые входы объединены и подключеиы к выходу блока обратной связи, входом соединеииого .с выходными выводами стабилизированного преобразователя, отличснощийся тем, что, с целью повышения надежности н расширения функциональных возможиостей стабнлмзированногр преобразователя постоянного напряжеиия, ои снабжен третьим блоком совпадения, выход которого подключен к входу делителя частоты, первый вход - к шлходу задающего генератора, а второй - к выходу блока обратной связи.

, , L + J

г/ f 2м/г /г .