Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное с защитой Советский патент 1984 года по МПК H02M3/335 H02H7/12 G05F1/64 

Изобретение относится к электротехнике и найдет применение в устройствах электропитания. Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий генератор, генератор пилообразного напряжения, компаратор, усилитель мощности, выпрямитель, фильтр, цепь обратной связи, делитель частоты, два селектора, блок запуска, логический элемент ИЛИ нуль-орган, входы которого подсоединены к выводу для подключения нагруз ки и дополнительно введенному источнику эталонного напряжения, а выходк одному входу логического элемента ИЛИ, выходом соединенного с третьими входами селекторов, причем другой вход логического элемента РШИ соединен с выходом блока .запуска. В преобразователе при любых крат ковременных перегрузках и коротких замыканиях происходит отключение пре образователя, длящееся до нового вкл чения первичного источника l . Недостатком преобразователя является невозможность его включения пос ле устранения перегрузки или коротко го замыкания без включения первичного источника. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий широтно-импульсный модулятор, выходы которого соединены с одними входами двух селекторов, другие входы которых соединены с выходом схемы ИЛИ, а выходы - с входом усилителя мощности, выход которого соединен с выпрямитё51ем, через фильтр соедине ным с выходом для подключения нагруз ки, к которому подключен вход нуль-, органа, выходом соединенного с одним из входов схемы ИЛИ, между другими входом которой и выходом для подключения нагрузки включена цепь, состоя щая из последовательно соединенных диода, разрядного резистора, порогового блока и формирователя импульсов а мелоду общей шиной и точкой соединения диода и разрядного резистора включен конденсатор 2 . .1:4достатком известного преобразователя является то, что если режим перегрузки или короткого замыкания сохранился до момента окончания запускающего импульса и селекторы внов (закрывагот.ся, то блокируется состояние запрета по цепи возбуждения уси лителя мощности, и преобразователь не работает. Кроме того, в момент включения пи тания/ когда напряжение на выходе , преобразователя еще отсутствует, на выходе нуль-органа устанавливается уровень логического нуля, и подача импульсов управления на усилитель мощности отсутствует, что ведёт к усложнению запуска преобразователя. Наличие нуль-органа, порогового блока и формирователя импульсов увеличивает трудоемкость настройки преобразователя. Целью изобретения является повыщение надежности преобразователя в работе в момент запуска и в режимах перегрузок и коротких замыканий, независимо от их продолжительности. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный,преобразователь постоянного напряжения в постоянное с защитой содержащий усилитель мощности с трансформатором на выходе, одна из вторичных обмоток которого подключена к вьзходному выпрямителю ; с фильтром, широтно-импульсный модулятоа и дифференцирующую цепь, введены тактовый генератор, два предварительных усилителя, низковольтный источник питания, дополнительный выпрямитель и транзисторный ключ, причем тактовый генератор выходом соединен с тактовым входом широтно-импульсного модулятора, выходы которого подключены к управляющим входам двух предварительных усилителей, выходами соединенных с управляющими входами усилителя мощности, первый выходной вывод низковольтного источника питания под1слючен к первым питаЕощим выводам тактового генератора, широтно-импульсного модулятора и двух предварительных усилителей, а второй выходной вывод - к вторым питающим выводам тактового генератора и широтно-импульсного модулятора, транзисторный ключ включен между вторым выходным выводом низковольтного источника питания и вторыми питающими выводами двух Предварительных усилителей, выход тактового генератора через дифференцирующую цепь соединен с управляющим входом транзисторного ключа, вход дополнительного выпрямителя подключен к другой вторичной обмотке выходного трансформатора усилитэля мощности, а первый и второй выходные выводы дополнительного выпрямителя подключены соответственно к питающим выводам двух предварительных усилителей. На чертеже представлена функциональная схема преобразователя. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное содерхсит тактовый генератор 1 выходом соединенный с тактовым входом широтно-импульсного модулятора 2 и дифференцирующей цепью 3, выход которой подклю чен к управляющему входу транзисторного ключа 4. Выходы модулятора 2 соединены с управляющими входами предварительного усилителя 5

и предварительного усилителя 6. Выход предварительного усилителя 5 подключен к-первому управляющему входу, а выход предварительного усилителя б - к второму управляющему входу усилителя 7 мощности, силовой вхо которого подключен к выходу сетевого выпрямителя 8 с фильтром. Усилитель 7 мощности содержит выходной трансформатор 9, одна из вторичных обмоток которого подключена-к входу выходного выпрямителя 10 с фильтром. Первый выходной вывод низковольтного источника 11 питания подключен к первому питающему выводу тактового генератора 1, первому питающему выводу широтно-импульсного модулятора 2 и первым питающим выводам усилителей 5 и 6. Второй выходной вывод низковольтного источника 11 питания соединен с вторым питающим выводом генератора 1, вторым питающим выводом модулятора 2 и входом тран.зисторного ключа 4, выходом подклюЧенного к вторым питающим выводам усилителей 5 и б. Выход дополнительного- выпрямителя 12 соединен с одной из вторичных обмоток выходного трансформатора 9 усилителя мощности 7, а первый и второй выходные выводы подключены к питающим выводам двух предварительных усилителей 5 и 6 соответственно.

Преобразователь работает следую1ДИМ образом.

Импульсы тактового генератора 1, обозначающие начало каждого полупериода выходного напряжения усилителя 7 мощности, подаются на тактовый вход широтно-импульсного модулятора 2 и вход дифференцирующей цепи 3. Модулятор 2 в момент появления каждого импульса тактового генератора 1 начинает вырабатывать на одном из своих выходов импульс определенной длительности. Выходные импульсы моду лятора 2 попеременно поступают на . управляющие входы предварительных усилителей 5 и 6.

Выходное напряжение низковольтного источника 11 питания постоянно поступает на питающие входы тактового генератора 1 i модулятора 2. В начал каждого полупериода импульс тактового генератора 1 через дифференцирующую цепь 3 поступает на управляющий вход транзисторного ключа 4, который открывается на время, определяемое параметрами дифференцирующей цепи 3. В момент начала каждого импульса тактового генератора 1 на питающие выводы предварительных усилителей 5 и б поступает напряжение с выхода низковольтного источника 11 питания через транзисторный ключ 4, поэтому им пульс модулятора 2, поступивший на управляющий вход одного из предварительных усилителей 5 или 6, усиливается и поступает на усилитель 7 мощности. После прихода переднего фронта импульса модулятора 2 на усилитель 7 мощности проходит определенное время, необходимое для открывани мощных ключевых транзисторов усилителя мощности 7, после чего на его выходе появляется передний фронт выходного импульса положительной или отрицательной полярности. Параметры дифференцирующей цепи 3 выбраны таким образом, что транзисторный ключ оказывается открытым в течение времени, несколько большего времени, необходимого для открывания транзисторов усилителя 7 мощности. Выходные импульсы усилителя мощности 7 поступают на вход выходного выпрямителя 10 с фильтром, а также на вход дополнительного выпрямителя 12. Когда транзисторный ключ 4 закрывается, то на питающие выводы предварительных усилителей 5 и 6 поступает питающее напряжение с вторичной обгчотки выходного трансформатора 9 усилителя мощности 7 через дополнительный выпрямитель 12 до конца импульса широтно-импульсного модулятора 2. I

С началом следующего импульса тактового генератора 1 описанный вы,ше цикл работы преобразователя гювторяется.

При возникновении перегрузки транзисторы усилителя мощности 7 выходят из режима насыщения и переходят в активный режим, поэтому напряжение на выходе усилителя мощности 7 уменьшается, что обозначает уменьшение напряжения питания двух предварительных усилителей 5 и б, поступающего через дополнительный выпрямитель 12. Вследствие этого уменьшаетсявыходное напряжение работающего предварительного усилителя 5 или 6, что приводит к уменьшению базового тока транзисторов усилителя мощности 7 и к еще больи1ему падению выходного напряжения усилителя мощности 7, а это, в свою очередь, обуславливает новое падение напряжения питания -предварительных усилителей 5 и б, и т.д. Транзисторы усилителя 7 мощности закрываются со скоростью, определяемой быстродействием элементов усили;Теля 7 мощности, дополнительного выпрямителя 12 и предварительных усилителей 5 и б.

В случае короткого замыкания напряжение на выходе усилителя 7 мощности, а значит и на выходе дополнительного выпрямителя 12 падает до .нуля, поэтому выходное напряжение работающего предварительного усилителя 5 или б исчезает практически мгновенно.

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ С ЗАЩИТОЙ, содержащий усилитель мощности с трансформатором на выходе, одна из вторичных обмоток которого подключена к выходному выпрямителю с фильтром, широтно-импульсный модулятор и дифференцирующую цепь, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя в работе при запуске, перегрузках и коротких замыканиях, независимо от их продолжительности, в него введены тактовый генератор, два предварительных усилителя низковольтный источник питания, дополнительный выпрямитель и транзисторный ключ, причем тактовый генера- , тор. выходом соединен с тактовым входом широтноимпульсного модулятора, выходы которого подключены к управляющим входам двух предварительных усилителей, выходами соединенных с управляющими входами усилителя мощности, первый выходной вывод низковольтного источника питания подключен к первым питающим выводам тактового генератора, широтно-импульсного модулятора и двух предварительных усилителей, а второй выходной выводк вторым питающим выводам тактового генератора и широтно-импульсного модулятора, транзисторный ключ включен между вторым выходным выводом , низковольтного источника питания и § вторыми питающими выводами двух пред(Л варительных усилителей, выход тактового, генератора через дифференцирующую цепь соединен с управляющим входом транзисторного ключа, вход дополнительного выпрямителя подключен к другой вторичной обмотке быходного трансформатора усилителя мощно-. сти, а первый и второй выходные выводы дополнительного выпрямителя подклю.чены соответственно к питающим выводам двух предварительных усилителей.