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

1 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания. Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий генератор генератор пилообразного напряжения фильтр,-цепь обратной связи, делитель .частоты, два селектора, блок запуска, логический элемент ИЛИ и .нуль-орган, входы которого подсоединены к выходу для подключения нагрузки и дополнительно введенному источнику эталонного напр1яжения, а выход - к одному входу логического элемента ИЛИ, выходом со единенного с третьими входами селекторов, причем другой вход логического элемента ИЛИ соединен с вы ходом блока запуска. В данном преобразователе при лю бых кратковременных перегрузках и коротких замыканиях происходит отклйчение преобразователя, длящееся до нового включения первичного ис- точтгака ti 3. Недостаток такого преобразовате ля - невозможность его включения после устранения перегрузки или ко роткого замыкания без включения первичного источника. Наиблоее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержащий широтно-импульсный модулятор, выходы которого соединены с одними выходами двух селекторов, другие вхо ды которых соединены с выходом схе мы ИЛИ,, а выходы - с .входом усилителя мощности, выход которого соединен с выпрямителем, через фильтр соединенным с выходом для подклк чения нагрузки,.к которому подключен вход нуль-органа, выходом соединенного с одним из входом схемы ИЛИ, между другим входом которой и выходом для подключения нагрузки включена цепь, состоящая из последователь о соединенных диода, разрядного резистора, порогового блока и формирователя импульсов, а ме ду общей шиной и точкой соединения диода и разрядного резистора включен конденсатор. В известном преобразователе при возникновении перегрузки или корот кого замыканий., как только уровень выходного напряжения становится ни 62 же уровня настройки нуль-органа, на его выходе устанавливается нулевой потенциал, который через схему ИЛИ запирает селекторы и запрещает подачу импульсов управления на усилитель мощности, в результате чего выходное напряжение становится равным нулю Г2Х Однако известный преобразователь характеризуется невозможностью регулирования величины выходного напряжения, так как при уменьшении его величины до уровня настройки нуль-органа последний через схему ШШ запирает селекторы, т.е. происходит отключение преобразователя. Целью изобретения является распгаренне функциональных возможностей преобразователя путем осуществления регулирования величины выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий задающий генератор, выходом соединенный с тактовым входом широтно-импульсного модулятора, выход которого подключен к первым входам двух селекторов, вторые входы которых через делитель частоты соединены с выходом задающего генератора, инвертор, первый и второй управляющие входы которого соединены с выходами первого и второго селекторов, а выход - с входом вьтрямителя, своим выходом подключенного через фильтр к сигнальному входу широтно-импульсного модулятора и к выходу для подключения нагрузки, схему РШИ, выходом присоединенную к третьим входам селекторов, и нуль-орган, введены дифференцирующая КС -цепь и дополнительный вьтрямитёль, при этом вход дифференцирующей RC-цепи соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, а выход - с одним из входом схемы ШШ, дополнительный выпрямитель, входом подключен к выходу инвертора, а выходом - к входу нульоргана, выходом подключенного к второму входу схемы ШШ. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. . Стабилизированный преобраяователь постоянного напряжения в постоярноесодержит задаюп ий генератор 1, выходом соединенный с тактовым входом широтно-импульсного модулятора 2

S.,

и входом делителя частоты 3. Выход широтно-импульсного модулятора 2 поключен к входу дифференцирующей R С-цепи 4 и к первым входам селекторов 5 и 6, вторые входы которых подключены к выходам делителя частоты 3, а третьи входы селекторов 5 и 6 соединены с выходом схемы ИЛИ 7, Выход дифференцирующей RC-цепи 4 соединен с первым ВХОД01. схемы ИЛИ 7, второй вход которой соединен с выходом нулоргана 8, вход которого подключен к выходу дополнительного выпрямителя 9. Инвертор 10 первым и вторым управляющими входами соединен соответственно с выходами первого и второго селекторов. 5 и 6, а выходом подключен к входувьтрямителя 11 и дополнительного выпрямителя 9, Выхо выпрямителя 11 через фильтр 12 присоединен к сигнальному входу ощротно-импульсного модулятора 2 и к выходу для подключения нагрузки.

Преобразователь работает следующим образом.

Импульсы задающего генератора Г синхронизируют работу широтно-импульсного модулятора 2, а также поступают на вход делителя частоты 3, выходные импульсы которого поочередно подаются на вторые входы се.лекторов 5 и 6, разрешая прохождение не первый и второй управляющие входы инвертора 10 сигналов модулятора 2, подаваемых на первые входы селекторов,

В начале кажд.ого импульса моду-. лятора 2 дифференцирующая RC -цепь. 4. формирует импульс, длительность которого значительно меньше длительности импульса модулятора. В момент начала каждого импульса модулятора 2 напряжение на выходе инвертора 10 равно нулю, так как даже при открытых селекторах 5 и 6 необходимо некоторое время для прохождения сигнала через один из селекторов и открывания транзисторов инвертора.

Выходной трансформатор, являющийся неотъемлемой частью инвертора также создает задержку .импульса выходного напряжения и коллекторного тока транзисторов, инвертора, работающих в ключевом режиме.

При этом скорость нарастания импульса выходного напряжения инвертора и коллекторного тока транзисторов инЕзртора зависит в основном от величины индуктивности рассеяния

96А

трансформатора и величины нагрузки, Так как величина индуктивности рассеяния - величина постоянная для данного трансформатора, то скорость нарастания импульса выходного напряжения инвертора и коллекторного тока транзисторов инвертора является функцией величины нагрузки, подключенной к выходу инвертора через фильтр 12 и вьшрямитель 11,

Чем больше величина нагрузки, тем меньше скорость нарастания и наоборот, чем меньше величина нагрузки, тем больше скорость нарастания и меньше задержка, В момент начала каждого импульса пшротно-импульсного модулятора 2 напряжение на входе, нуль-органа 8 равно нулю и на второй вход схемы ШШ 7 поступает сигнал логического нуля. Одновременно с началом импульса модулятора 2 RC-цепь 4 начинает подавать свой импульс на первый вхо схемы ИЛИ 7, Длительность импульса RC-цепй 4 выбирается такой, чтобы за время действия этого импульса, в течение которого селекторы 5 и 6 открыты по -гретьим входам, величина напряжения на входе нульоргана 8 достигла уровня его настройки при условии, что величина нагрузки не превьшгает допустимого значения, В этом случае на второй вход схемы ШШ 7 поступает сигнал логической единицы с выхода нуль-орга-

;,1на 8, поэтому с окончанием импульса модулятора 2 селекторы 5 и 6 продолжают оставаться открытыми по третьим входам до момента окончания импульса модулятора 2, когда напряжение на

выходе инвертора 10 исчезает и нульорган 8 вновь вьщает сигнал логичес- . ;кого нуля. При отсутствии перегруз|ки или короткого замьжания на выходе преобразователя описанный про-

цесс происходит в начале каждого импульса модулятора 2, т,е, в начале каждого полупериода выходного напряжения,

При возникновении перегрузки или короткого замыкания в любой момент действия импульса модулятора.2, кроме времени действи.я импульса РС.цепи 4, транзисторы инвертора 10

переходят в активный решш, амплитуда выходного напряжения спадает до величины, меньшей уровня настройки нуль-органа 8, который переключается

.51

по выходу в положение логического нуля, закрывая cвлeкtopы 5 и 6,

Если до момента начала: следующего импульса модулятора 2 перегрузка или короткое замыкание преобразователя не будут устранены, то за время действия импульса RC-цепи 4 величина выходного напряжения инвертора 10 не успеет достичь уровня настройки нуль-органа 8 из-за недостаточной скорости нарастания . (крутизны переднего фронта). По той же причине.коллекторный ток транзисторов инверторов 10 не достигнет опасной для них величины. По окончании импульса RC -цепи 4 селекторы 5 и 6 вновь закроются по третьим входам, так .как нуль-орган 8 не вы.д&.ет сигнала логической единицы на второй вход схемы ИЛИ 7. В течение всего времени действия аварийного режима в начале каждого полупериода гфоисходит вышеописанный процесс. При этом амплитуда импульсов коллекторного тока транзисторов инвертора 10 не превьшает предельно допустимого значения, а скважность импульсов значительно больше скважности в нормальном режиме, так как длительность импульса КС-цепи 4 во много раз меньше длительности импульса модулятора 2. Поэтому средний ток транзисторов инвертора; 10 и средняя мощность, вьщеляемая на них, также значительно меньше предельно допустимого значения, что гаранти95966

рует длительную работу преобразователя при перегрузках и коротких замыканиях,

i При устранении перегрузки или ко5 роткого замыкания в начале ближайшего импульса модулятора 2 крутизна переднего фронта импульса выходного напряжения инвертора 10 окажется достаточной для достижения

10 уровня настройки нуль-органа 8 за время действия импульса RC -цепи 4, т,е, преобразователь автоматически, восстановит свою работоспособность. Таким образом, преобразователь

15 обеспечивает возможность регулирования выходного напряжения, так как нуль-орган 8 измеряет амплитуду выходного напряжения инвертора 10, которая является практически постоян20 ной при отсутствии перегрузки или короткого замыкания, в то время как величина выходного напряжения определяется только шириной импульсов. Кроме того, предлагаемый преоб25 разователь имеет более высокую надёжность, так как при коротких за- мьжаниях в самом инверторе, а также в случае замагничияания выходного трансформатора инвертора, приво30 дящего к выходу транзисторов из режима насыщения, исключается задерж- ка срабатывания нуль-органа и блокирования селекторов по причине отсутствия в цепи инвертор - нуль,- орган выходного фильтра, имеющего большую постоянную времени.

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий задающий генератор, выходом соединенный с тактовым входом широтно-импульсного модулято1ра, выход которого подключен к первым входам двух селекторов, вторые входы которых через делитель частоты соединены с выходом задающего генератора, инвертор, первый и второй управляющие входи кот)рого соединены с выходами пер- ; вого и второго селекторов, а выход с входом вьтрямителя своим выходом подключенного через фильтр к сигнальному входу щиротно- импульсного модулятора и к вьпсоду для подключения нагрузки, схему ИЛИ, выходом присоединенную к третьим входам селекторов, и нуль-орган, о тличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем осуществления регулирования величины выходного напряжения, 3 него введены дифференцирующая КС-цепь и дополнительный 9 выпрямитель, при этом вход дифференцирующей RC-цепи соединен с выходом щиротно-импульсного модулятора, а выход - с одним из входом схемы ИЛИ, дополнительный выпрямитель , входом подключен к выходу инвертора, а выходом - к входу нульоргана, выходом подключенного к второму входу схемы ИЛИ, to сд со а