Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК G05F1/64 

. . Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис пользовано при создании вторичных источников питания. Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, . содержащий транзисторный ключ, дроссель, диод, конденсатор, интегратор связанный входом с выходом преобразователя через усилитель обратной связи и нуль-орган, подключенный через согласующий блок к входу транзисторного ключа Л . Недостатком стабилизированного преобразователя является низкая стабильность его выходного напряжения, обусловленная величиной статиз ма (ошибки) канала обратной связи. Наиболее близким к предлагаемому является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий подключенный первым силовым вьшодом к первому входному выводу транзисторный ключ, вход которого соединен с выходом логического элемента И, первым входом подключенного к выходу триггера, а вторым входомк выходу задающего генератора и к первому входу триггера, подключенного вторым входом к выходу интегратора, вход которого через источник опорного напряжения присоединен параллельно первому диоду и последовательной цепи из конденсатора и первой обмотки дросселя 2. Недостатком известного стабилизатора являются ограниченные функционрльные возможности из-за наличия гальванической связи между входом и выходом и невозможностью получения выходного напряжения, превышающего входное. Это обусловлено тем, что стабилизатор содержит последовательно соединенные и включенные в сило вую шину ключевой транзистор и дроссель фильтра. При зтом входные и вы ходные зажимы гальванически связаны, а выходное напряжение всегда меньше входного. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения .гальванической развязки между входом и выходом стабилизированного преобразователя. Поставленная цель в первом варианте достигается тем, что в стабилизированном преобразователе постоян ного напряжения, содержащем подклю17ченный первым силовым выводом к пер-т вому входному вьгеоду транзисторный ключ, вход-которого соединен с выходом логического элемента И, первым входом подключенного к выходу триггера, а вторым входом -- к выходу задающего генератора и к первому входу триггера, подключенного вторым входом к выходу интегратора, вход которого через источник опорного напряжения присоединен параллельно первому диоду и последовательной цепи из первого конденсатора и первой обмотки дросселя, его выходные вьгооды подключены к выводам первого конденсатора, а введенная вторая обмотка дросселя подключена между вторым входным выводом и вторым силовым выводом транзисторного ключа, причем указанное соединение управляющего входа транзисторного ключа с выходом логического элемента И выполнено через введенный элемент гальванической развязки.. . Поставленная цель во втором варианте достигается тем, что в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, содержащем подключпнный первым силовым выводом к первому входному вьтоду транзисторный ключ, вход которого соединен с выходом логического элемента И, первым входом подключенного к выходу триггера, а вторым входом - к вых.ору задающего генератора и к первому входу триггера, подключенного вторым входом к выходу интегратора, вход крторого . через источник опорного напряжения присоединен параллельно первому диоду и последовательной цепи из конденсатора и первой обмотки дросселя, дроссель снабжен по меньшей мере одной вторичной обмоткой, которая через введенный второй диод подключена к выходным выводам, зашуитированным введенным вторым конденсатором, а второй входной вьгоод соединен с вторым силовым выводом транзисторного ключа через первую обмотку дросселя. На фиг. 1 изображена структурная схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения, первый вариант; на фиг. 2 то же, второй вариант; на фиг. 3 - диаграммы напряжений, поясняющие работу стабилизированного преобразователя. 3 Стабилизированный преобразоваьел постоянного напряжения содержит под ключенный первьй силовым выводом к первому входному выводу 1 транзис торный ключ 2, вход которого соеди ней с выходом элемента ИЗ, первым входом подключенного к выходу триггера 4, а вторым входом - к выходу задающего генератора 5 и к первому входу триггера 4, подключенного вто рым входом к выходу интегратора 6, вход которого через источник 7 опор ного напряжения подключен параллель но первому диоду 8 и последовательной цепи из- первого ковденсатора 9 и первойобмотки 10 дросселя 11. В первом варианте стабилизированного преобразователя (фиг. 1) вь1ходные вьгеоды12 подключены парал лельно первому конденсатору 9, а вторая обмотка 13 дросселя 11 подключена между вторым вхйдным выводом 14 и вторым силовым выводом транзисторного ключа 2. Выход элеме та И 3 соединен с входом транзистор ного ключа 2 через элемент 15 гальванической развязки, например транс форматор. Во втором варианте стабилизированного преобразователя (фиг. 2) вы ходные выводы 12 соединены с второй обмоткой 13 дросселя 11, первая обмотка 10 которого подключена между вторым входным выводом t4 и вторым силовым выводом ключа 2 через второй диод 16. Параллельно выходным выводам подключен второй конденсатор 17. На фиг. 2 показано две вторых об мотки 13 дросселя 11, что соответст вует двухканальному варианту стаби лизированного преобразователя. На фиг. 3 приведены временные диаграммы напряжения 18 на выходе задающего генератора 5, напряжения 19 на выходе транзисторного ключа 2 напряжения 20 на выходе интегратора 6, напряжения 21 на выходе логического элемента 3, напряжения 22 на входе интегратора 6 (во втором ваанте). Стабилизированньй преобразовател работает следующим образом (оба варианта) . Импульсы 18 задающего генерато ра 5 подаются на вход триггера 4 и в:1Сод логического элемента 3. С при.ходом очередного импульса на вход 17 триггера 4 на выходе логического элемента 3 появляется первое устойчивое состояние 21, воздействующее на транзисторный ключ 2. На вход интегратора 6 поступают импульсы напряжения 19 с первой обмотки 10 дроссе-i ля. В процессе интегрирования разности напряжений на входе интегратора Uov и опорного и011 напряжение 20 на выходе интегратора через некоторое время tj достигает уровня срабатывания триггера 4, что вызывает его переключение в первоначальное состояние. При этом на выходе логического элемента 3 появляется второе устойчивое состояние. Далее процесс идет по описанной схеме аналогично. Напряжение на выходе интегратора изменяется во времени следующим образом:iDH4tW U,,(.-UonlJt, где llj,H (t) - напряжение на выходе интегратора JL . , Lly(0l - напряжение на выходе интегратора в начальный момент каждого периода j, - постоянная времени ин. тегрирования Поп напряжение опорного источника t - время, UQH(t) - напряжение на.входе интегратора. Напряжение на входе интегратора Ugn для первого варианта преобразователя равно UexW E-n4Ug, , UB,it)0t,-t-T, где и g, - выходное напряжение; П - коэффициент трансф.ормации; и для второго варианта преобразователя Uetlt} E , Ue,(t)c . в режиме стабилизации должно выполняться условие стационарности процесса интегрирования, т.е. напряжение на выходе интегратора в начальный момент каждого периода должно быть равно напряжению в конце периода ,„,1Т). Поставляя в (1) выражения (2) и (3) для значения времени и учитывая соотношение (4), получаем для первого варианта преобразователя (,,Hil ontT4,). (5) и для второго варианта преобразователя(T-tn, (6) Напряжение на выходе преобразовате ля (фиг. 1 и 2) при условии непрепьш(ности тока определяется следунщим образом:Dau-vt-n Решая совместно уравнения (5)f (6) и (7), получаем вьфажение для выходного напряжения Ufln (фиг. I);; nUfl(фиг. 2). Таким образом, выходное напряжение практически не зависит от входного напряжения, уровня срабатывания триггера, постоянной времени интегрирования, рабочей частоты и определяется лишь опорным напряжением. Для выполнения условия (4) необходимо, чтобы отклонение напряжения на выходе интегратора от стационарной величины в конце периодами , не превышало бы значения возмущения, вызвав шего это отклонение в начале периода, т.е. Условие (8) будет вштолняться, как зто видно из фиг. 3, только тогда, когда крутизна изменения выходного напряжения интегратора за время 0-ti будет больше, чем за время-, соответствующее условию .. При невыполнении условия (9) небольшое отклонение выходного напряжения интегратора от установившегося значения в начале периода вызовет в конце периода отклонение,большее по абсолютной величине, чем начальное, которое, в свою очередь, вызовет еще большее отклонение в конце следующего периода и т.д. В результате в преобразователе возникнут атоколебания на частотах ниже рабочей частоты. Выполнение условия (9) достигается тем, что импульсы с выхода задающего генератора, длительность которых не превышает полупериода, ограничивают длительность времени t| с помощью логических элементов 5 и t6. Изобретение позволяет дбстигнуть расширения функциональных возможностей преобразователя путем обеспечения гальванической развязки при сохранении стабильности выходного напряжения ..

11 Г

13 { / Ч.

-о/

1. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий подключенный первым силовым выводом к первому входному выводу транзисторный ключ, вход которого соединен с выходом логического элемента И, первым входом подключенного к выходу триггера, a вторым входом - к выходу задающего генератора и к первому входу триггера, подключен,ного вторым входом к выходу интегра- тора, вход которого через источник опорного напряжения присаединен параллельно первому диоду и последовательной цепи из первого конденсатора и первой обмотки дросселя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения гальванической развязки между входом и выходом стабилизированного преобразователя, его выходные выводы подключены к выводам первого конденсатора, a введенная вторая обмотка дросселя подключена между вторым входным выводом и вторым силовым выводом транзисторного ключа, причем указанное соединение управляющего входа транзисторного / ключа с выходом логического злёмента И вьтолнено через введенный элемент гальванической развязки. 2. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содфжащий подключенный первым силовым выводом к первому входному выводу транзисторный ключ, вход которого соединен с выходом логического элемента И, первьм входом подключенного к выходу триггера, a вторым входом к выходу задающего генератора и к сл первому входу триггера, подключенного вторым входом к выходу интегратос ра, вход которого через источник опорного напряжения присоединен параллельно первому диоду и последовательной цепи из первого конденсатора и первой i обмотки дросселя, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения гальванической развязки а между входом и выходом стабилизированно о преобразователя, дроссель снабжен по меньшей мере одной вторичной обмоткой, которая через введенный второй диод подключена к выходтем выводам, зашунтированным введенным вторым конденсатором, a второй входной вывод соединен с вторым силовым выводом транзисторного ключа через первую обмотку дросселя.

о

. f //