Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M3/337 

Изобретение относится к электротехнике, . в частности к преобразователям постоянного напряжения, и может быть использовано во вторичных источниках питания, предназначенных для обеспечения стабильным напряжением различных функциональных узлов и устройств радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является :теньшение массы и габаритов и повьяпение надежности путем упрощения алгоритма переключения ключевых элементов усилителя мощности. . На . 1 показан стаб1{лизированный преобразователь постоянного напряжения; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие работу устройства. Предлагаемое устройство состоит из двухтактного усилителя 1 мощности, выпрямленного на трансформаторе 2 со средней точкой, подключенной через дроссель 3 к одной из шин источ 1ика постоянного напряжения, к вторичной обмотке 4 трансформатора подключены выпрямитель 5 и конденса тор 6. Между управляющими входами ключевых элементов усилителя 1 мощности и выходам устройства включен узел 7 управления, состоящий, напри Meps из генератора 8 с управляемой скважностью и схемы 9 сравнения. В ряде случаев для упрощения уст ройства генератор с управляемой сквалдаостью выполняется по схеме уп равляемого мультивибратора, к управ ляющему входу которого подключен ст билитрон. Устройство работает следующим об разом. Для простоты объяснения примем, что рабочая иддукция в средечнике трансформатора при симметричном управляющем напряже лии близка к В . При подаче на вход постоянного напр жения транзисторы усилителя мощност коммутируются прямоугольным напряжением, поступающим с выхода узла 7 управления. В этом режиме управляющие импульсы с узла 7 управления си метричны и транзисторы усилителя i мощности находятся в режиме насыщения и отсечки одинаковое время, а напряжение, прикладываемое к обмотк трансформатора 2, равно входному и трансформируется в обмотку 4. Это напряжение через выпрямитель 5 прикладывается к конденсатору 6 и поступает на выход устройства и на вход У-У узла 7 управления. В состав узла 7 управления входит схема 9 сравнения, сравнивающая опорное напряжение с выходным, и генератор- 8 с управляемой скважностью, на управляющий вход которого поступает разница между выходным и опорным напряжением (сигнал ошибки). С выхода А-А узла 7 управленияпоступают напряженияи А-А на транзисторы усилителя 1 мощности (фиг. 2а). Индукция Б в сердечнике трансформатора 2 изменяется по. линейному закону от -Eg до +Bg(согласно принятым предпосылкам), ее изменение показано iH фиг. 2S . При уменьшении выходного напряжения (например, при увеличении тока или при уменьшении входного напряжения) увеличивается сигнал ошибки с выхода схемы 9 сравнения узла 7 управления на управляемый вход генератора 8 с управляемой скважностью который изменяет свою скважность (причем изменению скважности соответствует перемещение точки Е относительно значения Т/2 временной оси к О или Т, фиг. 2а). Допустим., что изменение скважности привело к перемещению точки В относительно значения Т/2 временной оси в сторону к о значению времени, тогда открытому состоянию одного из транзисторов усилителя 1 мощности будет соответствовать интервал б , а закрытому 0 +/f (фиг. 26). В течение открытого состояния 9 через транзистор усилителя 1 мощности протекает ток, перемагничивающий сердечник трансформатора 2 от , до +Ъ, при смене полярности управляющего напряжения А-А за время 0 сердечник трансформатора 2 перемагничивается от +Bg до -Bg ., а затем начинается процесс накопления энергии в дросселе 3 за счет малого внутреннего сопротивления насьш1;енного состояния трансформатора 2. Интервал насьЕценного состояния трансформатора 2 определяется величиной J . Далее процесс повторяется. Причем в интервалы 6 к обмотке трансформатора прикладывается напряжение U +Uap , которое определяется следующим выражением:в,- .ых nUg, l/l-K,, гдк к ; - скважность работы насыщающегося трансформатора.

Изменением скважности 9 поддерживается стабилизированное выходное напряжение. Эпюры напряжений Ugp и токов .1а„ для этого режима приведены на фиг. . Равенство интервалов 0 отрицательной и положитель ной полуволны напряжения на трансформаторе 2 (фиг. 2е) определяется равенством вольтсекундных интегралов для этих интервалов трансформатор не передает постоянной составляющей напряжения. Для более резкого выражения насыщения целесообразно использовать ферриты НМ2000, НМ6000, пермаллой ЗДНКМП, 79НМ.

Для получения высоковольтного стабилизированного напряжения выпрямитель 5 и конденсатор 6 могут быть выполнены в виде симметричных схем умножения - конденсаторно-вентильньгк схем выпрямления, что позволяет наиболее простыми средствами получить высокое стабилизированное напряжение при непрерывном входном токе (что невозможно достичь при проектировании однотактных преобразователей с прямым или обратным диодом ).

Использование изобретения позволяет уменьшить массу и габариты устройства и повысить его надежность путем упрощения алгоритма управления силовыми элементами усилителя мощности и, следовательно, упрощения схемы управления за счет совмещения функ275694 4

ций трансформатора - функции передачи энергии и функции подключения дросселя к источнику входного напряжения .

Формула изобретения

1. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содер10 жащий двухтактный трансформаторный усилитель мощности на ключевых элементах с дросселем в цепи питания и конденсатором, подключенным через выпрямитель к вторичной обмотке тран 5 сформатора, и узел управления усилителем мощности, включающий в себя схему сравнения выходного напряжения преобразователя с опорным и широтноимпульсный модулятор, отличаю0 щ и и с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов и повьшение надежности путем упрощения алгоритма переключения ключевых элементов усилителя мощности, широтно-импульсный

5 модулятор выполнен в виде генератора импульсов с управляемой скважностью, прямой и инверсный выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам ключевых элемен0 тов усилителя мощности,.

2. Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что генератор импульсов с управляемой скважностью вьтолнен в виде управляемого мультивибратора.

fT

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вторичным источникам питания. Цель изобретения уменьшение массы и габаритов и повы- шение надежности. Устройство содержит усилитель мощности (УМ) I, трансформатор 2, дроссель 3, выпрямитель 5, конденсатор 6, узел 7 управления, выполненный в виде схеьв. сравнения (СС) 9 и широтно-импульсного модулятора (ПГИМ) 8. Выполнение П1ИМ 8 в ви.де генератора импульсов с управляемой скважностью и подключение прямого и инверсного выходов его к соответствующим ключевым элементам УМ 1 обеспечивает упрощение алгоритма их переключения. При уменьшении выходного напряжения увеличивается сигнал ошибки с выхода СС 9 на управляемый вход генератора с управляемой скважностью. Изменением скважности поддерживается стабилизированное выа в ходное напряжение. Повышение надежkn ности достигается за счет совмещения функций трансформатора - функции передачи энергии и функции подключения дросселя к источнику входного напряжения. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. о to ел 05 со

ff

в

гт

s о

г

ЧАР, hf

д

4Т