Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК H02M3/335 

1 1 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании вторичных источников питания Целью изобретения является уменьшение уровня импульсных помех на выходе преобразователя. На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя напряжения; на фиг. 2 иЗ -формы сигналов на выходах блоков при уменьшении и увеличении выходного напряжения соответственно/ на фиг.4 - один из вариантов выполнения усилителя-ограничителя .больших и малых сигналов с регулируемой . пороговой схемой; Преобразователь содержит задающий генератор 1, усилитель-ограничитель 2, усилитель -мощности 3, выпрямитель 4, фильтр 5, выход преобразователя 6 первый усилитель 7 рассогласования (пороговое устройство), второй усилитель 8 рассогласования (пороговое устройство), вход 9 преобразователя, блок 10 управления, напряжение 11 на выходе задающего генератора 1, напряжение 12 на выходе усилителя-огра ничителя 2, напряжение 13 на выходе усилителя мощности 3, резисторы 1420, стабилизирующие режим работы транзисторов, транзистор 21 усилителя рассогласования, вспомогательный транз стор 22, регулируемый резистор 23, стабилитрон 24, термокомпенсирующий диод 25, выходной транзистор 26, выводы 27 питания, выход 28 усилителя-ограничителя 2. Выход блока 10 управления подключен к входу усилителя 3 мощности, соединенного через выпрямитель 4 и фильтр 5 с выходом 6 преобразователя,, соединенного с входом бдока 10 управления. Блок 10 управления состоит из регулируемого задающего генератора 1, в котором осуществляется регулировка уровня выходного сигнала регулируемого усилителя-ограничителя 2, в котором осуществляется регулировка глубины ограничения амплитуд малых сигналов,и первого 7 и второго 8 усилителей рассогласования, входы которых соединены с входом блока 10 управления. Первый усилитель 7 рассогласования уменьшает выходное синусоидальное напряжение задающего генератора 1 при увеличении напряжения на выходе 6 преобразователя, а второй усилитель 8 рассогласования 72 увеличивает глубину ограничения малых сигналов усилителя-ограничителя 2 при увеличении напряжения на выходе 6 преобразователя. Преобразователь работает следующим образом. При минимальном напряжении на входе 9 и выходе 6 преобразователя генератор 1 вырабатьшает синусоидальное напряжение максимальной амплитуды, которое подается к входу усилителя-ограничителя 2. При этом в усилителе-ограничителе 2 ограничитель малых амплитуд еще не работает и на выходе усилителя 2 сигнал имеет форму ограниченной синусоиды 12 (фиг.2), которая подается на вход усилителя мощности 3 и из которой усилитель мощности формирует биполярные импульсы прямоугольной формы 13 (фиг.2). Эти импульсы постуfc пают на вход выпрямителя 4, на выходе которого имеют место однополярные импульсы со скважностью около О,1, из которых фильтр 5 выделяет напряжение постоянного тока, подводимое к выходу 6 преобразователя. Наличие ступенек при переходах через нуль обусловлено тем, что транзисторы усилителя мощности работают в режиме без начального смещения. При увеличении глубины ограничения синусоидального сигнала по максимуму на выходе усилителя-ограничителя 2, т .е. когда форма ограниченного сигнала начинает приближаться к форме импульса с крутыми фронтами, на выходе усилителя мощности 3 могут возникнуть колебательные процессы и импульсные помехи. При увеличении входного напряжения постоянного тока на входе 9 преобразованное напряжение на выходе 6 должно соответственно возрастать. Тогда с выхода 6 через пороговые устройства. 7 и 8 начнут протекать токи соответственно к задающему генератору 1 и усилителю-ограничителю 2. При этом напряжение 11 на выходе генератора синусоидального сигнала 1 начнет уменьшаться (фиг.З), а в усилителе 2 начнет действовать ограничитель малых амплитуд и форма сигнала на выходе усилителя 2 будет иметь вид 12 (фиг.З), т.е. ич-за уменьшения сигнала на выходе генератора i и из-за действия ограничителя малых амплитуд в усилителе 2

сигнал, поступающий на вход усилителя мощности 3, будет ограничен только по минимуму, т.е. в точках перехода через нуль. В промежуточных значениях напряжения постоянного тока на входе 9 сигнал 12 (фиг.З) может быть ограничен и по максимуму и по минимуму.

При указанном выше увеличении напряжения на входе 9 усилитель мощности 3 из сигнала 12 на фиг.З формирует импульсы с большей скваж ностью и с большей амплитудой, которые на выходе выпрямителя 4 будут иметь форму с большей паузой на нуле, т.е. напряжение постоянного тока, вьщеленное фильтром 5, на выходе 6 будет оставаться неизменным при увеличении постоянного напряжения на входе. 9. Регулируемый усилитель-ограничитель 2 может быть выполнен по различньи схемам, один из вариантов которой приведен на фиг.4.

Усилитель-ограничитель работает

следующим образом. От. задающего генератора 1 напряжение синусоидальной формы подается ко входу двухтактного каскада усилителя- ограничителя 2 является точка соединения диодов 25 и точка соединения резисторов 19 (фиг.4).

К выходу 6 и общей точке преобразователя подключены последовательно соединенные стабилитрон 24 и переманный резистор 23, со скользящего контакта которого снимается напряжение отрицательной обратной связи (по постоянному току) и через резИстор 14 подается на переход эмиттер база транзистора 21.

При минимально допустимом напряжении постоянного тока на входе 9 преобразователя переменным резистором 23 устанавливается напряжение, при. котором транзистор 21 будет практически закрыт, В этом случае, благодаря резистору 15 транзисторы 22, будут открыты и через делитель напряжения 17-18 Будет протекать максимальный ток, при котором трайзисторы 26, усилителя 2 будут работать режиме класса А . .

Если напряжение на входе 9 становится меньше минимально допустимого, то ток в цепи стабилитрона 24 и переменного резистора 23 перестает течь из-за пороговых свойств стабилитрона 24. Ток через транзистор 21 также течь не будет и на выходе 6 преобразователя преобразованное напряжение постоянного тока будет уменьшаться по линейному закону.

Если напряжение на входе 9 становится больше минимально допустимого то напряжение на выходе 6 начнет увеличиваться и благодаря тому, что падение напряжения на стабилитроне 24 останется неизменным, напряжение на резисторе 23 будет возрастать. Это, приведет к открыванию транзистора 21, а транзисторы 22 начнут закрываться. В результате ток делителя напряжения 17-18 будет уменьшаться и, следовательно, будет уменьшаться падение напряжения между базами транзисторов 26, переводя режим их работы из класса А сначала в класс А В , затем в класс 8 и далее в класс с .

В классе С малые амплитуды сигнала возбуждения йе будут передаваться на выход каскада, так как транзисторы 26 заперты. При увеличении амплитуды сигнала возбуждения транзисторы 26 начнут открываться самим сигналом и форма напряжения на выходе каскада будет иметь вид 12, показанньй на фиг.З. В этом случае, благодаря увеличению скважности сформированных преобразователем импульсов, преобразуемое напряжение будет

на выходе 6 оставаться практически неизменным.

Регулируемая пороговая схема 7 аналогична регулируемой пороговой .схеме 8, состоящей из стабилитрона 24, переменного резистора 23, резистора 14 и транзистора 21. Транзистор пороговой схемы 7 в преобразователе шунтирует цепь положительной обратной связи генератора 1. В результате этого при увеличении постоянного напряжения на входе 9 преобразователя напряжение синусоидальной формы на выходе генератора 1 уменьшается.

Необходимо отметить, что при увеличении напряжения постоянного тока на входе 9 и соответственно скважности импульсов на выходе выпрямителя 4 преобразователей не возникает помехи в виде каких-либо узких импульсов или колебательных процессов. Это обусловлено тем, что формирование импульсов в усилителе мощности

осуществляется из подаваемого на его вход сигнала, имеющего пологие фронты, в данном случае ограниченной синусоиды (ограниченной по максимуму или по минимуму либо по максимуму и минимуму одновременно). Помехи возникают только в одном случае при очень глубоком ограничении синусоидального сигнала по максимуму, т.е. когда ограниченный сигнал приближается к прямоугольному импульсу с крутыми фронтами.

Для того, чтобы на выходе усилителя мощности преобразователя отсутствовали помехи, необходимо (вместо формирования широтно-модулированных импульсов в цепях возбуждения усилителя мощности базового устройства) формирование импульсов осуществлять .в этом усилителе мощности из подаваемого на его вход сигнала, например, синусоидальной, треугольной пилообto разной или какой-либо аналогичной формы, не имеющей передних крутых фронтов . В последних случа х возможно некоторое изменение структурной схемы .преобразовате15 ля.

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий .усилитель мощности с выходным трансформатором, выпрямитель, блок управления с задающим генератором,- входом подключенный к выходу фильтра, а выходом - к управляющему входу усилителя мощности, выход которого через выпрямитель подключён ко входу фильтра, а силовой вход ко входу стабилизированного преобра-. .зователя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения уровня импульсных помех на выходе преобразователя, блок управления снабжен регулируемым усилителем-ограничителем и первым и вторым усилителями рассогласования, а указанный задающий генератор выполнен в виде генератора синусоидальных -колебаний с регулируемойамплитудой, регулирующий вход которого соединен с выходом первого усилителя рассогласования, а выход - с управляющим входом усили ё теля-ограничителя, выходом соединенного с указанным выходом блока управ(Я ления, а регулирующим входом - с выходом второго усилителя рассогласования, входы первого и второго усилителей рассогласования подключены к указанному входу блока унравления. а

Выходы

У

Bbfxodtit

I,

/

12

73

IZJ

. Z

Г ,/Л

w

и

иг.З