Стабилизированный преобразователь напряжения (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК G05F1/64 G05F1/00 

первичная обмотка которого подключена к вькоду первого фазоимпульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизируюп(ий вход- - и источником импульсов, второй управляющий вход импульсного регулятора подключен к вторичной обмотке второго трансфторматора управления, о тличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности стабилизации при сохранении гальванической равязки между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, он снабжен вторым Фазоимпульсным модулятором, блоком сравнения, источником опорного напряжения, датчиком входного напряжения и дополнительным трансформатором на вторичной обмотке которого выполнен указанный источник импульсов, а первичная обмотка подключена к выходу второго фазоимпульсного модулятора, синхронизируюид1й вход которого соединен с введенной дополнительной обмоткой указанного второго трансформатора управления, подключенного первичной обмоткой к выходу указанного задающего генератора, управляющий вход второго фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока сравнения, подключенного первым входом к выходу источника опорного няппяжения, а вторым входом - к выходу датчика входного напряжения, входом подключенного к входным выводам.

1. Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий импульсный регулятор, два трансформатора управления, задающий генератор, блок обратной связи и первый фазоимпульсный модулятор,, при этом импульсньш регулятор, подключенный силовой цепью между входными и выходными выводами, первым управляющим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления, первичная обмотка которого подключена к выходу первого фазоимпульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизирующий вход - с источником импульсов, второй управляющий вход импульсного регулятора подключен к втогричной обмотке второго трансформатора управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации при сохранении гальванической развязки между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, он снабжен вторым фазоимпульсным модулятором, блоком сравнения, источником опорного напряжения, датчиком входного напряжения и дополнительным трансформатором, подключенным первичной обмоткой к выходу задающего генератора, на первой выходной обмотке которого выполнен указанньш источник импульсов, а вторая выходная обмотка подключена к синхронизирующему входу второго фазоимпульсного модулятора, подключенного выходом к первичной обмотке указанного второго трансформатора управления, а управляющим входом - к выходу блока сравнения, первый вход ч которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а второ к выходу датчика входного напряжения, входом подключенного к входным выводам. 2. Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий импульсный регулятор, два трансформатора управления, задающий генератор, блок обратной связи и первый фазоимпульсньй модулятор, при этом импульсный регулятор, подключенньш силовой цепЬю между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, своим первым управляющим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления

i

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении источников вторичного электропитания, в первую очередь с бестрансформаторным входом.

При создании источников электропитания значительный эффект за счет повышения качества выходных параMef OB может быть получен при обеспечении инвариантности выходного напряжения к изменениям входного. Особенно это важно при построении источников с бестрансформаторным входом, когда весьма актуальной становится задача эффективного сглаживания пульсаций входного напряжения При этом наибольпмй эффект достигается тогда, когда конденсатор входного фильтра выбирается из условий обеспечения допустимой переменной составляющей на нем, а необходимый уровень пульсаций по каналу регулирования.

Известен стабилизированный преобразователь напряжения, который содержит импульсный регулятор, узел выделения сигнала ошибки выходного напряжения, задающий генератор, генератор пилообразного напряжения, схему сравнения, предварительный усилитель и датчик мгновенного значе-. ния входного напряжения. Благодаря тому, что на входе схемы сравнения происходит сопоставление сигнала, пропорционального отклонению выходного напряжения от заданной величины, с сигналом, содержащим информацию о мгновенном значении входног напряжения, в стабилизаторе обеспечивается инвариантность выходного напряжения к изменениям как постоянной, так и переменной составляющих входного напряжения. Это позволяет эффективно подавлять возмущения входного напряжения и при том же коэффициенте усиления цепи обратной связи по отклонению, получить более высокий коэффициент стабилизации выходного напряжения tl.

Недостатком известного стабилизированного преобразователя напряжения является отсутствие гальванической развязки между входными и выходными выводами.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный преобразователь напржения, содержащий-импульсный регулятор с гальванической развязкой между входом и выходом, два трансфоматора управления, задающий генератор,- блок обратной связи и первьй фазоимпульср{ый модулятор, при этом импульсный регулятор, подключенный силовой цепью между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, своим первым управляю1цим входом подключен к вто рцчной обмотке первого трансформатора управления, первичная обмотка которого подключена к выходу перво импульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизирующий вход - с источником импул сов, второй управляющий вход импульсного регулятора подключен к вторичной обмотке второго трансформатора управления 1,2 J. Однако стабилизированный преобра зователь отличается недостаточной точностью стабилизации выходного напряжения, что обусловлено наличием только одного канала регулирования - цепи обратной связи. Цель изобретения - повьпиение точности стабилизации выходного напряжения при сохранении гальванической развязки между входными и вькодными выводами стабилизированно го преобразователя. Цель в первом варианте достигается тем, что стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий импульсный регулятор с гальва нической развязкой между входом и выходом, два трансформатора управ ления, задающий генератор, блок обратной связи и nepBbtfi фазоимпульсный модулятор, при этом импульсный регулятор, подключенный сш1овой цепью между входными и выходными выводами стабилизированного преобра зователя, первым управляющим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления, пер вичная обмотка которого подключена к выходу первого фазоимпульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной свя;3и, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизируюир-гй , вход - с источником импульсов, второй управляющий вход импульсного мо дулятора подключен к вторичной обмотке второго трансформатора управ18ления, снабжен вторым фазоимпульсньм модулятором, блоком сравнения, источ шком опорного напряжения, датчиком входного напряжения и дополнительным трансформатором, подключенным первичной обмоткой к выходу задающего генератора, на первой выходной обмотке которого выполнен указанный источник импульсов, а вторая выходная обмотка подключена к синхронизирующему входу второго фазоимпульсного модулятора, подключенного выходом к первичной обмотке указанного второго трансформатора управления, а управляющим входом к выходу блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а второй - к выходу датчика входного напряжения, входом подключенного к входным выводам. Во втором варианте поставленная цель достигается тем, что стабшшзированный преобразователь напряжения, содержащий импульсный регулятор, с гальванической развязкой между входом и выходом, два трансформатора управления, задающий генератор, блок обратной связи и первьш фазоимпульсный модулятор, при этом импульсный регулятор, подключенньш силовой целью между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, своим первым управляющим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления, первичная обмотка которого подключена к выходу первого фазоимпульсного модулятора, упраапяющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизируюгций вход - с источником импульсов, второй управляюп1ий вход импульсного модулятора подк-пючен к вторичной обмотке второго трансформатора управления, снабжен вторим фазоимпульсньм модулятором, блоком сравнения, источником опорного напряжения, датчиком входного напряжения и дополнительным трансформатором, на вторичной обмотке которого выполнен указанный источник импульсов, а первичная обмотка подключена к выходу второго фазоимпульсного модулятора, синхронизирующий вход которого соединен с isae5денной дополнительной обмоткой указанного второго трансформатора управления, подключенного первичной обмоткой к выходу указанного задающего генератора, управляющий вход второго фазоимпульсного модуля тора соединен с выходом блока сравнения., подключенного первым входом и. выходу источника опорного напряжения, а вторым входом - к выходу датчика входного напряжения, входом «подключенного к входным выводам. На фнг. 1 представлен первьй вар ант выполнения стабилизированного преобразователя напряжения; на фиг. 2 - второй вариант. Стабилизированный преобразовател напряжения содержит входные выводы 1, импульсный регулятор 2, выходные выводы 3, датчик 4 входного напряжения, блок 5 сравнения, источник 6 опорного напряжения, первый 7 и вт рой 8 фазоимпульсные модуляторы, задающий генератор 9, первый 10 и второй 11 трансформаторы управления блок 12 обратной связи, дополниТел ньй трансформатор 13. На фиг. 1 к клеммам 1 подключены вход импульсного регулятора 2 и вход датчика входного напряжения Выход импульсного регулятора 2 под ключен к выходным выводам 3 и вход блока 12 обратной связи, вькод которого соединен с управляющим вход первого фазоимпульсного модулятора 7. Выход датчика 4 входного напряжения соединен с одним из входов схемы 5 сравнения, второй вход которой соединен с выходом источника 6 опорного напряжения, а выход с управляющим входом второго фазоимпульсного модулятора 8. Трансформа торные выходы фазоимпульсных модуляторов 7 и 8 соединены через тран сформаторы 10 и 11 управления с уп равляющими входами импульсного регулятора 2, а синхронизирующие входы этих модуляторов соединены с вторичными обмотками дополнительно трансформатора 13, задающего генератора 9. Для пояснения работы устройства на фиг. 1 для примера в качестве импульсного регулятора изображен регулируемьй мостовой инвертор с трансформаторным входом, подключен ным через выпрямитель и LC-фильтр к выходным вЫводаь} 3. 18« Преобразователь работает следуюпщм образом. На управляющие Ъходы импульсного регулятора 2 с выходов фазоимпульсных модуляторов 7 и 8 поступают напряжения прямоугольной формы типа меандр, сдвинутые друг относительно друга на некоторый угол. Причем транзисторы каждой стойки мостового инвертора переключаются противофазными напряжениями, на первичной обмотке трансформатора инвертора образуется двухполярное широтно-импульсное напряжение, среднеё значение которого после вьтрямления выделяется ЬС-фильтром и подается на выход. Изменение угла сдвига фазы между управляющими напряжениями- регулятора приводит к изменению напряжения на выходе, за счет чего обеспечивается регулирование либо стабилизация последнего. Поскольку напряжение на управляющем входе фазоимпульсного модулятора 8 зависит от разницы опорного напряжения источника 6 и напряжения , снимаемого с датчика 4 входного напряжения, угол сдвига фазы выходного напряжения фазоимпульсного модулятора 8 по отношению к напряжению задающего генератора 9 будет функцией входного напряжения стабилизатора. Угол сдвига фазы выходного напряжения фазоимпульсного модулятора 7 по отношению к напряжению задающего генератора 9 определяется напря.жением, снижаемым с выхода блока 12 обратной связи, т.е. является функдней выходного напряжения. Следовательно, угол сдвига фазы между выходными напряжениями фазоимпульсных модуляторов 8 и 7 является функцией как входного, так и вьЕходного напряжений. При этом датчик 4 входного напряжения, блок 5 сравнения, источник 6 опорного напряжения и второй фазоимпульсный модулятор 8 образуют канал регулирования по возмущению, а блок 12 обратной связи и первый фазоимпульсный модулятор 8 - канал регулирования по отклонению выходного напряжения. Ввиду наличия канал регулирования по возмущению стабилизатор обладает инвариантностью к изменениям входного напряжения, в том числе к изменению как постоянной, так и переменной составляющих. Аналогичный эффект может быть получен и во втором варианте (см, фиг. 2), если выход, например второго фазоимпульсногр модулятора 8 подключен (через дополнительный трансформатор 13) к синхронизирующему входу первого фазоимпульсного модулятора 7, а второй вход импульсного регулятора 2 подключен через второй трансформатор 11 управ ления к выходу задающего генератора И в этом случае сдвиг фазы между прямоугольными напряжениями, поступающими на управляющие входы импульсного, регулятора, является функ цией как входного, так и выходного напряжения, поскольку напряжение, поступающее на вход импульсного регулятора 2 с выхода первого фазоимпульсного модулятора 7, дважды подвергается сдвигу по отношению к напряжению задающего генератора: вначале выходным напряжением блока сравнения 5, а затем выходньм напряжением блока 12 обратной связи. Последовательность воздействия на напряжение задающего генератора мо жет быть и обратной, что в этом случае не имеет принципиального зн чения. Следует отметить, что в качеств датчика входного напряжения может быть использован обыкновенный резистивньй делитель, а в качестве блока сравнения - масштабирующий у литель, в качестве задающего генератора тактовой частоты - генерато ры типа генератора Ройэра, а в ка18честве фазоимпульсных модуляторов любые синхронизированные генераторы с управляемым сдвигом фазы выходного напряжения. В качестве имт пульсного регулятора могут быть использованы различные типы регуляторов, конкретный выбор которых может определиться совокупностью предъявляемых требований к стабилизатору. Необходимым условием при этом является возможность гальванического разделения его входных и выходных цепей. В предлагаемом источнике могут применяться также регуляторы, управление которыми возможно только широтно-импульсными сигналами, поскольку получение последних легко достигается суммированием двух фазосдвинутых прямоугольных напряжений равной амплитуды. В этом случае пиротно-модулированный сигнал будет содержать информацию как о величине входного напряжения, так и о величине выходного напряжения, за счет чего может быть обеспечена инвариантность выходного напряжения к изменению входного. Таким образом, поскольку в предложенном стабилизаторе информация о величине входного и выходного напряжений содержится в фазе переменных напряжений, передача которых возможна при помощи трансформаторов;, то оказьгеается возможным реализация гальванического разделения входных и выходных цепей при обеспечении высокой точности стабилизации напряжения- на вькоде преобразователя.