Преобразователь постоянно-постоянного тока Советский патент 1986 года по МПК H02M7/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры на основе автономных устройств.

Целью изобретения является повышение стабильности системы электропитания .

На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя; на фиг, 2 - электрические принципиальные схемы его основных блоков.

Преобразователь 1 постоянно-постоянного напряжения состоит из блока 2 инвертора и силового трансформатора 3, содержащего входную обмотку 4 со средней точкой 5 и выходную обмотку с вьтрямителем и фильтром 6. Блок инвертора преобразователя 1 постоянного напрялсения первым входом 7 соединен с входной минусовой шиной 8 а вторым 9 и третьим 10 входами - с началом и концом входной обмотки 4 илового трансформатора 3, средняя точка 5 входной обмотки которого соединена через диод 11 с входной положительной шиной 12, а выходная обмотка с выпрямителем и фильтром 6 соединена с выходными шинаг ш 13. Преобразователь содержит также блок 14 переключения обмоток, первый вход 15 которого соединен с входной шиной 12 а выходы 16 через диоды 17. соединены с отводами входной обмотки 4 силовог трансформатора 3; модулятор 18, выход 19 которого соединен с управляющим входом 20 блока 14 перевшючения обмоток; блок 21 фор шрования напряжения сравнения, выход которого соединен с первым входом 22 модулятора 18, блок 23 измерения входного напряжения, связанный своим входом с входом 24 управления, причем выход блока измерения соединен с вторым входом 25 модулятора 18, блок 26 вы- Оора режима переключения обмоток, вход 27 которого соединен с выходом блока модулятора, а выход 28 - с выходом блока 23 измерения, конденсатор 29, включенный между средней точкой 5 входной обмотки 4 силового трансформатора 3 и входной минусовой шиной 8.

Блок переключения обмоток содержит переключающий транзистор 30, эмиттер которого соединен с входом 1 блока 14 переключения обмоток, база через первый резистор 31 соединена с входом 15 блока 14 переключения об

5

0

5

0

5

0

5

0

5

мотокJ а черва второй резистор 32 база соединена с управляюиц-гм входом 20 блока 14 переключения обмоток.

Модулятор 18 содержит дифференциальный усилитель 33 постоянного тока, триггер 34, первый выходной транзистор 35 и второй выходной транзистор 36, причем первый вход 37 дифференциального усилителя 33 постоянного тока соединен с вторым входом 25 модулятора 18, второй вход 38 дифференциального усилителя 33 постоянного тока - с первым входом 22 модулятора 18, а выход 39 дифференциального усилителя 33 постоянного тока соединен с входом 40 триггера 34, выход 41 триггера через первый резистор 42 соединен с базой первого выходного транзистора 35 и через второй резистор 43 - с минусовой шиной 8 системы электропитания, эмиттер первого выходного транзистора 35 соединен с базой второго вр кодного транзистора 36 и через третий резистор 44 соединен с общей минусовой шиной 8 системы электропитания, коллекторы первого и второго выходных транзисторов 35, 36 соединены меяш.у собой и с первым выходом 19 блока модулятора,

, Блок 26 выбора режима переключения обмоток содержит резистор 45, первьш вывод которого соединен с входом 27 блока выбора режима переключения обмоток, а второй вывод через 1конденсатор 46 - с минусовой шиной 8 и соединен с выходом 28 блока выбора реядама переключения обмоток.

Блок 23 измерения входного напряжения содержит переменный резистор 47, регулируемый вывод 48 которого соединен с выходом 25 блока 23 измерения, первый вывод 49 переменного ре- зисто1)а 47 соединен с входом 24 управления блока 23 измерения, а второй вывод 50 переменного резистора 47 - с общей шиной 8 системы электропитания , причем вход 24 упр айления блока 23 измерения соединен с входной пололсительной шиной 12.

Преобразователь работает следую- ш,им образом.

Напряжение первичной сети включается на входную шину 12 относительно шины 8. В исходном положен1-ш при величине управляющего сигнала на входе 24 управления блока 23 измерения больше заданной блок переключения обмоток выключен. Через диод 11 напряжение поступает на среднюю точку 5 входной обмотки 4 силового трансформатора 3 и через второй 9 и третий 10 входы инвертора 2 относи- тельно шины 8, подключенной к первому входу 7 инвертора 2, подается на инвертор 2. Включение инвертора 2 приводит к включению преобразователя 1 постоянного напряжения, появлению на обмотках трансформатора переменного напряжения прямоугольной формы и пэявлению на выходной обмотке с выпрямителем и фильтром 6, соединенной с выходными шинами 13, постоянного напряжения заданной величины.

При уменьшении управляющего сигнала на входе 24 управления блока 23 до установленного уровня сигнал с выхода 25 блока измерения, соединен- ного с входом модулятора 18, поступает на модулятор, где сравнивается с напряжением сравнения, получаемым с блока 21 формирования напряжения сравнения и подаваемым на первый (вход 22 модулятора, соединенный с выходом блока формирования напряжения сравнения.

. На первом выходе 19 модулятора появляется сигнал управления, пода- ваемый,на управляюш;ий вход 20 блока 14 переключения обмоток. Блок 14 переключения обмоток включается, в результате чего вход 15 замыкается с одним из выходов 16 и напряжение через диоды 17 поступает на отводы входной обмотки 4 силового трансформатора 3 преобразователя 1 постоянного напряжения. Включение инвертора 2 приводит к включению преобразо- вателя 1 постоянного напряжения и его работе с силовым трансформатором 3 с уменьшенным числом витков входной обмотки 4. В результате на входной обмотке с выпрямителем и фильт- ром 6, соединенной с выходными шинами 13, напряжение изменяется. При увеличении напряжения на входе 24 управления блок 14 переключения обмоток переключается в исходное поло- жение . При этом если напряжение срабатывания и отпускания на входе управления модулятора 18 равны и неизменны, происходит переключение блока переключения обмоток даже от коле баний управляющего сигнала в зоне ег допустимых значений, в том числе от пульсаций, наводок и т.п., что приводит к изменениям напряжения на выходной обмотке с выпрямителем и фильтром 6, т.е. к нестабильности его.

Блок 26 выбора режима переключения задает требуемую зону между напряжением срабатывания и отпускания на входе 24 управления блока 23 измерения в зависимости от режима работы устройства, обеспечивая требуемую стабильность выходного напряжения системы электропитания.

Блок выбора режима модуляции изменяет по зaдaннo ry алгоритму напряжение на втором входе 25 блока модулятора при включенном и отключенном блоке переключения обмоток, а также обеспечивает требуемую задержку переключения с учетом режима работы всей системы электропитания.

Обеспечивая режим требуемой стабильности выходного напряжения, что существенно отличает указанный блок от известных, конденсатор 29 принципиально необходим, так как исключает нестабильность работы преобразователя постоянного напряжения, воз- никающук) в моменты переключения обмоток. Его работа в системе электропитания связана, таким образом, с работой введенного блока выбора режима переключения.

Блок переключения обмоток, выполненный на транзисторе 30, работает следующим образом.

Резисторы 31, 32 обеспечивают режим работы по постоянному току. При достижении током базы транзистора 30 заданной величины, обеспечиваемым включением блока модулятора, транзистор открывается, обеспечивая переключение бгока переключения обмоток.

Модулятор 18 работает следующим образом.

На первый вход 37 дифференциального усилителя 33 постоянного тока поступает управляющее напряжение, на второй вход 38 .напряжение сравнения, усиленный разностный сигнал с выхода 39 дифференциального усилителя поступает на вход 40 триггера 34 и при достижении им заданной величины вызывает срабатьшание триггера 34

Первый и второй выходньге транзисторы 35, 36-образуют составной транзистор, резисторы 43 и 44 которого обеспечивают режим работы по постоянному току. При срабатывании триггера 34 протекает ток базы первого вь ходно1 о транзистора 35, вызывающий его открывание, а следовательно, открывание второго выходного транзистора 36, Выход 19 модулятора

18 замыкается через второй выходной транзистор 36 на общую шину 8.

Блок 26 выбора режима переключения обмоток работает следующим образом. .

Часть переменного резистора 47 блока 23 измерения, резисторы 31, 32, первый и второй выходные транзисторы 35, 36 образуют управляемый делитель напряжения первичной сети. При открывании первого и второго выходных транзисторов вход 27 блока переключения обмоток имеет потенциал, определиемьй практически сопротивлением перехода составного тран- зистора и близкий к потенциалу общей шины. Таким образом, при опред - ленном положении движка переменного резистора 47 блока измерения уста- навливается определенный порог ера- батывания модулятора 18. При закрывании , первого и второго выходных

транзисторов 35, 36 потенциал входа 2 определяется делителем, образуемым частями переменного резистора 47 блока 23 измерения, резистора 31, 32 блока 14 переключения обмоток 14 и конденсатором 46,

Основной особенностью блока выбора режима переключения обмоток явля- ется зависимость величины срабатывания и отпускания блока модулятора от положения движка переменного резистора 47 блока 23 измерения, от амплитуды пульсаций входного напряже- ния, сопротивления переходов первого и второго выходных транзисторов 35, 36, что позволяет адаптировать свойства блока модулятора в зависимости от условий напряжения питания.

Блок измерения работает следующим образом.

50

Напряжение первичной сети поступает на переменный резистор 47 и часть его-снимается с вывода 48 резистора, определяя напряжение совместно с блоком 26, уровень срабатьшания и отпускания блока 14 переключения обмоток.

Таким образом, реализуется систе- . ма электропитания с автоматически из- меняемой зоной от срабатывания до отпускания блока 14 переключения обмоток так, что исключается переключение

,

0

5 0 5

о

, «

0

вне пределов достиже}1ия заданной стабильности, при этом зона срабатывания и отпускания в общем случае определяется как характером изменения входного напряжения, так и внешними факторами.

Формула изобретения

1.Преобразователь постоянно-постоянного тока, содержащий инвертор, первый вход которого соединен с входной минусовой шиной постоянного тока, а второй и третий входы - с кон- выводами первичной обмотки силового трансформатора, средняя точка которого через диод соединена с входной положительной шиной, вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель подключена к выходному фильтру, блок переключения выводов первичной обмотки, первый вход которого подключен к входной положительной шине, а выходы через диоды подключены

к выводам первичной обмотки трансформатора, . модулятор, .выход которого соединен с управляющим входом блока переключения выводов первичной обмотки, блок формирования напряжения сравнения, выход которого соединен с первым входом модулятора, блок измерения входного напряжения, выход которого соединен с вторым входом модулятора, отличающий- с я тем,-что, с целью повьшения стабильности, в него введен конденсатор и блок выбора режима переклю- . чения обмоток, вход которого соединен с выходом модулятора, выход - с выходом блока измерения входного напряжения, а- конденсатор включен между средней точкой первичной обмотки трансформатора и входной минусовой шиной.

2.Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и и с я тем, что блок переключения обмоток содержит пере- ключающий транзистор, эмиттер которого соединен с входом блока переключения обмоток, база через первый резистор соединена с входом блока переключения обмоток, а через второй резистор база соединена- с управляющим входом блока переключения обмоток.

3.Преобразователь по п.1, о т - ли чающийся тем, что модулятор содержит дифференциальный усилитель постоянного тока, триггер и выходные транзисторы, причем первый вход- дифференциального усилителя постоянного тока соединен с вторым входом модулятора, второй дифференциального усилителя постоянного тока соединен с входом триггера, выход триггера через первый резистор соединен с базой первого выходного транзистора и через второй резистор - с минусовой входной шиной системы электропитания, эмиттер первого выходного транзистора соединен с базой второго вькодного транзистора и че- рез третий резистор - с минусовой входной шиной, эмиттер второго выходного транзистора соединен с минусовой входной шиной, коллекторы первог и второго, выходных транзисторов сое- динены между собой и с выходом модулятора.

4. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и и с я . тем, что блок

выбора режима переключения обмоток содержит конденсатор и резистор, первый вывод которого соединен с входом блока выбора режима переключения обмоток, а второй вывод через конденсатор - с минусовой шиной системы электропитания и с выходом блока выбора режима переключения обмоток. .

5. Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что блок измерения входного йапряжения содержит переменный резистор, регулируемый вывод которого соединен с выходом блока измерения, первый вывод переменного резистора соединен с входом управления блока измерения, а второй вывод переменного резистора соединен с общей входной минусовой шиной:, причем вход управления блока измерения соединен с плюсовой входной шиной.

Фаг. 2

Редактор Н. Швьщкая

(Доставитель Е, Калинкин Техред М.Ходанич

Заказ 3926/57Тираж 631Подписное

BHJiHnH Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Л. Пилипенко