Импульсный преобразователь напряжения Советский патент 1984 года по МПК G05F1/64 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным импульсным вторичным источникам питания,

Изнестен импульсный преобразователь напряжения, содержащий амплитудно-импульсный регулируемый конвертор, Б цепи обратной связи которого включен измерительный блок, выполненный на основе дифференциального усилителя Llji

Однако известное устройство характеризуется существенным изменением выходного напряжения из-за переходного процесса вследствие скачкообразного изменения тока нагрузки

Известен также импульсный преобразователь напряжения, содержащий амплитудыо-импульсный регулируемый ifOHBepTop с внутре}П1им блоком запуске;, входдом подсоединенный к входным клеммам, выходы которого соединены с выходными клемглами и через масщтабирующий элемент подключены к инвертируюи|ему входу измерительного блока, выполненного на дифференциальном усилителе с динамической нагрузкой, неинвертирующйй вход которого coeди e i с источником опорного напряже ия, а выход измерительного блока через эмиттерный повторитель подооединен к управляющему входу конвертора ЗИедост 1Т сом указанного устройстisa является также существенное изменение выходного напряжения в установившемся режиме из-за переходного процесса вследствие скачкообразного изменения тока -нагрузки,,

Цель изобретения - повыиение стабильности выходного напряжения-.

Поставленная цель достигается TeM что в импульсный преобразователь напряжения, содержащий амплитудно-импульсный регулируемый конвертор, входом подсоединенный к входным клеммам, выходы которого соединены с выходными клеммами и через масштабирующий элемент подключены к инвертирующему входу измерительного блока, выполненного на дифференциальном усилителе с динамической нагрузкой, неинвертирующий вход которого соединен с источником опорного напряжения а выход измерительного блока через эмиттерный повторитель подсоединен к управляю1-,ему входу конвертора, введен нелинейный блок стабилизации, выполненный на двух транзисторах противоположной проводимости с неинвертирующим входом измерительного блока, эмиттер подключен через токозадающий резистор к коллектору второго транзистора и через переход база-эмиттер второго транзистора - к выходу измерительного блока, коллекторы первого и второго транзисторов подключены к соответс вующим выход:ным клеммам конвертора, при этом проводимость первого транзистора нелинейного блока стабилизации противоположна проводимости транзистора дифференциального усилителя из5 мерительного блока.

На чертеже приведена схема предлагаемого импульсного преобразователя напряжения.

Иг-гпульсный преобразователь напря0 жения содержит амплитудно-импульсный регулйруемн й конвертор 1, входом подсоединев.ный к входным клеммаМ, выходы которого соединены с выходныр-1И клеммами и через масщтабирующий

5 элемент 2 подключены к инвертирующему входу измерительного блока 3, выполненного на дифференциальном, усилит-еле на транзисторах 4 и 5 с динамической коллекторной нагрузQ кой на транзисторе 6. Неинвертирующий вход измерительного блока 3 соединен с источником 7 опорного напряжения. Выход измерительного блока 3 через эглиттерный повторитель 8 подсоединен к управляющему входу конвертора 1. Нелинейный блок 9 стабилизации выполнен на двух транзисторах 10 и 11 противоположной проводимости и токозадающем резисторе 12. База первого транзистора 10 соединена с неин вертйрующим входом измерительного блока 3 , эмиттер подключен через токозадающий резистор 12 к коллектору второго транзистора 11 и через переход база-эмиттер второго тран5 зистора 11 - к выходу измерительного блока 3. Коллекторы первого и второго транзисторов 10 и 11 подключены к соответствующим входным клеммам конвертора 1.

0 Поскольку измерительный блок 3, источник 7 опорного напряжения и эмиттерный повторитель 8 структурно включены на выходе преобразователя, то напряжение для питания

5 этик узлов целесообразно получать от одной из вторичных обмоток трансформатора конвертора. Поэтому конвертор 1 требует блок запуска, обеспечивающий первоначальную напряжения на измерительный блок при подключении входной сети к входу конвертора,, В установивщемся режиме преобразователя блок запуска не влйяет на работу конвертора.

5 Импульсный преобразователь напряжения работает следующим образом.

Регулируемый амплитудно-измерйтельный KOEiBepTop 1 поддерживает напряжение на выходных клеммах

0 устройства с заданной стабильностью при цепи отрицательной обратной связи, выполненной на измеритель ном блоке 3, Измерительный блок 3 сравнивает напряжение на выходных

5 клеммах устройства через масштабирующий элемент 2 с опорным эталонным напряжением узла 7 и вырабатывает сигнал регулирования конвертором 1. В установившемся режиме транзисторы 4, 5 и 6 измерительного блока 3 работают в линейном режиме. Д;:я обеспечения высокого усиления измерительного блока 3 последний по выходу развязан от конвертора 1 эмиттерным повторителем 8. Первый транзистор 10 нелинейного блока 9 стабилизации всегда смещен в прямом направлении. Эмиттерный ток первого транзистора 10 задается стабилизированным выходньом напряжением конвертора 1 с помощью токозадающего резистора 12.

В установившемся режиме импульсного преобразователя второй транзистор 11 нелинейного блока 9 стабилизации находится в запертом состоянии, поскольку выходное напряжение измерительного блока 3 больше величины опорного напряжения узла 7.

Таким образом, в установившемся режиме импульсного преобразователя напряжения нелинейный блок 9 стабилизации заперт по входу и не влияет на работу устройства.

При скачкообразном увеличении сопротивления нагрузки на выходе устройства возникает положительный выброс напряжения. Как следует из предлагаемой схемы скачкообразное увеличение сопротивления нагрузки ,преобразователя приводит к уменьшению напряжения на входе конвертора до такой величины, при которой регулирующий транзистор конвертора должен заператься.

Однако понижение напряжения на его эмиттере ниже некоторого порога вызывает включение блока запуска. В результате на выходе преобразователя устанавливается некоторое напржение, меньше номинальной величины. Поскольку это состояние возникает в результате резкого повышения сопротивления нагрузки, которое приводит к понижению опорного напряжения то это состояние устойчиво, так как установившееся пониженное выходное напряжение больше выходного напряжения, соответствующего пониженной опре. В результате транзистор 5 измерительного блока 3 остается насыщенным, а транзистор 6 запертым.

Этого не происходит при первоначальном включении преобразователя, так как в этом случае опорное напряжение нарастает и устанавливается быстрее, чем выходное напряжение.

Таким образом, после резкого увеличения сопротивления нагрузки пониженное напряжение на выходе преобразователя устойчиво сохраняется, при уменьшении сопрошивления нагрузки происходит понижение выходного напряжения преобразователя до величины, меньшей соответствующей пониженной опоре. При этом транзистор 5 измерительного блока 3 выходит из насыщения. Появляется базовый ток транзистора б,транзистор 4 восстанавливает усилительные свойства. Это приводит к исчезновению шунтирования опорного напряжения и восстановлению его первоначального повторителя.8 приводит к восстановлению заданного уровня выходного напряжения преобразователя.

Таким образом, в преобразователе с амплитудно-импульсным регулированием конвертора 1 без использования нелинейного блока 9 стабилизации имеет место усточиво,е изменение выходного напряжения при скачкообразном изменении нагрузки. Введенный в устройство нелинейный блок 9 стабилизации позволяет сохранить опорное напржение при переходных процессах, вызванных скачкообразным изменением нагрузки. При этом на выходе устройства после окончания переходного процесса уровень стабилизированного напряжения не изменяется.

Происходит это следующим образом.

Если выброс напряжения усиливается дифференциальным усилителем измерительного блока 3 до такой степени, что даже запирается транзистор 6 динмической нагрузки, то транзистор 4 дифференциального усилителя продолжает сохранять усилительные свойства с ПОМОЩЬЮ нелинейного блока 9 стабилизации. При достижении напряжения на переходе коллектор-база транзистора 4 нуля {границы линейного режима транзистора ) выходной транзистор 11 нелинейного блока 9 стабилизации отпирается и стопорит дальней|Шее уменьшение напряжения менуду коллектором и базой транзистора 4 измерительного блока 3-. Таким образом, сохраняются.усилительные свойства транзистора 4 измерительного блока 3 и тем самым устраняется паразитное шунтирование источника 7 опорно1;р напряжения. После окончания выброса напряжения на выходе конвертора 1 величина напряжения на выходе измерительного блока 3 увеличивается, нелинейный блок 9 стабилизации запирается и устройство переходит в уст.ановившийся режим без изменения выходного напряжения-. Введение в предлагаемый И1 тульсный преобразователь напряжения нелинейного блока стабилизации позволяет поднять стабильность выходного напряжения устройства.

ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий амплитудноимпульсный регулируемый конвертор с внутренним блоком запуска, входом подсоединенный к входным клеммам, выходы которого соединены с выходными клеммами и через масзштабирующий элемент подключены к инвертирующему входу измерительного блока выполненного на дифференциальном усилителе с динамической нагрузкой, неинвертирующий вход которого соединен с источником опорного напряжения, a выход измерительного блока через эмиттерный повторитель подсоединен к управляющему входу конвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения, в него введен нелинейный блок стабилизации, выполненный на двух транзисторах противоположной проводимости и токозадающем резисторе, база первого транзистора соединена с неинвертирующим входом измерительного блока, эмиттер подключен через токозадающий резистор к коллектору второго тран-зистора и через переход база-эмиттер второго транзистора - к выходу измерительного блока, коллекторы первого и второго транзисторов подключены к соответствующим выходным клеммам указанного конвертора, при этом проводимость первого транзистора нелинейного блока стабилизации противоположна проводимости транзисторов дифференциального усилителя измерительного блока. 00 4