Стабилизированный преобразователь напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02M3/335 

В генератор 8 импульсов нарастающей длительности введены транзисторы 20 и 24, элемент 21 с нелинейным сопротивлением (стабилитрон) и резисторы 22, 23, 25 и 26. Благодаря такому построению схемы генератора 8 время установления рабочего режима устр-ва

1

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для использования в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1023310.

Цель изобретения - снижение времени установления рабочего режима стабилизированного преобразователя напряжения.

На чертеже представлена функдио- нальная схема предлагаемого устройства.

Стабилизированный преобразователь напряжения содержит вспомогательный узел 1 питания, задающий генератор 2 формирователь 3 пилообразного напряжения, делитель 4 частоты, селекторы 5 и 6, широтно-импульсный модулятор 7, генератор В импульсов нарастающей длительности с компаратором 9, резистором 10 и конденсатором 11, согласующий усилитель 12, усилитель 13 мощности, выпр.ямитель 14, сглаживающий фильтр 15, пороговый блок 16,ключи . В генератор 8 импульсов нарастающей длительности, кроме того, введены транзистор 20,элемент 21 с нелинейным сопротивлением (стабилитрон), резисторы 22 и 23, транзистор 124, резисторы 25 и 26. Выход вспомогательного узла 1 питания соединен с первым входом генератора 8 импульсов нарастающей длительности, входом порогового блока 16 и питающими входами всех функциональных блоков канала управления (связи по цепям питания на схеме не отображены). Выход задающего генератора 2 подключен к входам формирователя 3 пилообразного напряжения и делителя 4 частоты. Выход формирователя 3 пилообразного напряжения соединен с первым входом

равно только сумме временя иарлст; - ния выходного напряжения пс1И)мога- тельного узла 1 питания и времени формирования последовательности импульсов нарастающей длительности г-е- нератором 8. 1 ил.

5

0

широтно-импульсного модулятора 7 и вторым выходом генератора 8 импульсов нарастающей длительности. Выходы делителя 4 частоты подключены к первым входам селекторов 5 и 6, вторые входы которых соединены с выходом широтно-импульсного модулятора 7, а третьи входы - с выходом генератора 8 импульсов нарастающей длительности. Входы ключей 17 и 18 подключены к выходам соответственно селекторов 5 и 6 и выходу порогового блока 16, а выходы - к соответствукицим входам согласующего усилителя 12. Вход усилителя 13 мощности соединен с выходом согласующего усилителя 12, а выход через выпрямитель 14 и сглаживающий фильтр 15 - с вторым входом щиротно-импульсного модулятора 7 и выходом всего преобразователя в целом. Ключ 19 включен на блокирующем входе генератора 8 импульсов нарастающей длительности и управляющим

г входом соединен с выходом порогового блока 16. В генераторе 8 импульсов нарастающей длительности интегратор, состоящий из резистора 10 и конденсатора 11, включен между первым входом данного генератора и общей шиной и подключен выходом к второму входу компаратора 9, первый вход которого является вторым входом данного генератора, а выход - выходом последнего. Эмиттер транзистора 20 соеди нен с потенциальной обкладкой конденсатора 11, а база через элемент 21 с нелинейным сопротивлением подключена к общей шине и через резистор 22 - к потенциальному выводу первого входа данного генератора, соединенному с коллектором транзистора 20. Транзистор 24 включен эмиттер- коллекторным переходом последователь0

0

но с резистором 23 в цепь шунтирования конденсатора 11 ключом 19 (в цеп блокирующего входа данного генератора), а базой соединен с общим выво- дом резисторов 25 и 26, включенных последовательно между выходным потенциальным выводом компаратора 9 и общей шиной.

Устройство работает следующим образом.

Выходной импульсный сигнал задающего генератора 2 поступает на вход формирователя 3 пилообразного напряжения и через делитель 4 частоты - на первые входы селекторов 5 и 6.При этом в течение одного периода частоты задающего генератора 2 открыт селектор 5, а в течение следующего - селектор 6.-Пилообразное напряжение с выхода формирователя 3 подается на первый вход широтно-импульсного модулятора 7. С выхода широтно-импульсного модулятора 7 через селекторы 5 и 6, открытые ключи 17 и 18 и согласующий усилитель 12 на вход уси- лителя 13. мощности поступает широт- но-модулированный импульсный сигнал. Выходное напряжение усилителя 13 мощности через выпрямитель 14 и сглаживающий фильтр 15 подводится к выходу устройства -И к второму входу широтно-импульсного модулятора 7. Всякое изменение под действием дестабилизирующих факторов выходного напряжения устройства приводит к компенси- рующему его изменению длительности импул|5сов на выходе широтно-импульс- ного модулятора 7, что обеспечивает заданную стабильность выходного напряжения .

При включении устройства, когда выходное напряжение вспомогательного узла 1 питания увеличивается, но го величина еще меньше допустимого значения, пороговый блок 16 находится в выключенном состоянии, при котором ключи 17 и 18 закрыты, ключ 19 открыт, а конденсатор 11 со скоростью нарастания выходного напряжения узла 1 заряжается током, протекающим че- рез транзистор 20 и резистор 10, до напряжения, несколько меньшего величины, при которой на выходе компаратора 9 начинают формироваться импульсы напряжения. Пока выходное напряже ние узла 1 меньше минимально допустимого значения напряжения питания компаратора 9, которое выбирается не

больше минимально допустимых напряжений питания генератора 2 и формирователя 3, но меньще минимально допустимого напряжения для других узлов, транзистор 24 находится в неопределенном (открытом или закрытом) состоянии, которое в процессе увеличения выходного напряжения узла 1 может меняться, так как компаратор 9 не работает, и напряжение на его выходе имеет произвольную (случайную величину. Если транзистор 24 закрывается, напряжение на конденсаторе 11 увеличивается, транзистор 20 закрывается и дальнейший заряд конденсатора 11 происходит только током, протекающим через резистор 10, В случае последукнцего открывания транзистора 24 конденсатор 11 разряжает- ся через последовательно соединенные резистор 23, транзистор 24 и ключ 19 до напряжения, несколько меньшего значения, с которого начинается формирование импульсов нарастающей длительности. В результате этого к моменту, когда выходное напряжение узла 1 достигает минимально допустимого значения питания компаратора 9, напряжение на конденсаторе 11 из-за разброса и нестабильности времени увеличения вькодного напряжения узла 1 может быть меньше или больше значения, при котором на выходе компаратора 9 начинается формирование последовательности импульсов нарастающей длительности. Если напряжение на конденсаторе 11 будет меньше названной величины, напряжение на выходе компаратора 9 становится равным нулю,транзистор 24 закрываетсяf напряжение на конденсаторе 11 начинает увеличиваться, транзистор 20 закрывается и конденсатор 11 продолжает заряжаться только током через резистор 10, Как только напряжение на конденсаторе 11 станет больше напряжения, с которого начинает работать генератор 8, на выходе компаратора 9 появляется последовательность импульсов, следующих с частотой задающего генератора 2, длительность которых постепенно нарастает. С каждым импульсом на время его длительности открывается транзистор 24, конденсатор 11 разряжается через последовательно соединенные резистор 23, транзистор 24 и ключ 19. Увеличение длительности импульсов выходного напряжения компаратора 9

продолжается до тех пор, когда средний ток разряда конденсатора 11 будет равен току его заряда. После этого на конденсаторе 11 устанавливается постоянное напряжение, при котором на .выходе компаратора 9 формируется последовательность импульсов постоянной и малой длительности.Если к моменту, когда выходное напряжение узла 1 становится больше минимально допустимого значения для компаратора 9, напряжение на конденсаторе 11 будет значительно больше напряжения, с которого начинает работать генератор 8, на выходе компаратора 9 появляются импульсы напряжения с длительностью, при которой средний ток разряда больше тока заряда конденсатора 11, и последний начинает разряжаться. Длительность импульсов выходного напряжения компаратора 9 при этом уменьшается и, когда токи разряда и заряда конденсатора 11 сравниваются, становится постоянной.Велихода широтно-импульсного модулятора 7, от которого осуществляется дальнейшее регулирование выходного напряжения устройства, В процессе ре5 гулирования выходного напряжения устройства на выходе генератора 8 формируются импульсы напряжения, длительность которых больше максимально возможной длительности импульсов вы10 ходкого напряжения широтно-импульсного модулятора 7. При выключении устройства, когда выходное напряжение узла 1 уменьшается до своего минимально допустимого значения, пороf5 говый блок 16 выключается, ключи 17 и 18 закрываются, а ключ 19 открывается. При этом прекращается поступление на вход усилителя 13 мощности сигнала управления, конденсатор 11

20 разряжается и устройство выключается.

Таким образом, в предлагаемом устройстве время установления рабочего режима равно только сумме времени

30

чина сопротивления резистора 23 выби- нарастания выходного напряжения вспо- рается такой, чтобы установившаяся длительность импульсов на выходе ком-, паратора 9 была значительно (в 10 и более раз) меньше периода частоты задающего генератора 2. Генератор 8 формирует импульсы постоянной длительности до момента,когда выходное напряжение узла 1 достигнет своего допустимого значения, после чего пороговый блок 16 включается и по сигналу с его выхода ключи 17 и 18 от- крьшаются, ключ 19 закрывается и конденсатор 11 начинает заряжаться, В процессе заряда конденсатора 11 генератор В формирует с частотой задаю- 40 рой, третий, четвертый и пятый резисмогательного узла 1 питания и времени формирования последовательности импульсов нарастающей длительности генератором 8.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь напряжения по авт.св. № 1023310,0 т- личающийся тем, что, с 35 целью снижения времени установления рабочего режима, в генератор импульсов нарастающей длительности введены первый и второй транзисторы, элемент с нелинейным сопротивлением,втощего генератора 2 последовательность импульсов нарастающей длительности, которое поочередно через селекторы 5 и 6, открытые ключи 17 и 18 и согласующий усилитель 12 поступают на вход усилителя 13 мощности, что обеспечивает плавное нарастание токов сглаживающего фильтра 15 и усилителя 13 мощности, а также тока, потребляемого от сети, и выходного напряжения устройства. Когда выходное напряжение достигает своего номинального значения, длительность импульсов, поступающих на вход усилиторы, причем эмиттер первого транзистора соединен с потенциальной обкладкой конденсатора, а база через элемент с нелинейным сопротивлением 4 подключена к общей шине и через второй резистор - к потенциальному полюсу вспомогательного узла питания,соединенному с коллектором первого транзистора, второй транзистор включен эмиттер-коллекторным переходом последовательно с третьим резистором в цепь шунтирования конденсатора третьим ключом, а базой соединен с общим выводом четвертого и пятого резис50

теля 13 мощности, ограничивается дли- 55 торов, включенных последовательно

тельностью импульсов, поступающих на вторые входы селекторов 5 и 6 с выхода широтно-импульсного модулятора 7, от которого осуществляется дальнейшее регулирование выходного напряжения устройства, В процессе регулирования выходного напряжения устройства на выходе генератора 8 формируются импульсы напряжения, длительность которых больше максимально возможной длительности импульсов выходкого напряжения широтно-импульсного модулятора 7. При выключении устройства, когда выходное напряжение узла 1 уменьшается до своего минимально допустимого значения, пороговый блок 16 выключается, ключи 17 и 18 закрываются, а ключ 19 открывается. При этом прекращается поступление на вход усилителя 13 мощности сигнала управления, конденсатор 11

разряжается и устройство выключается.

Таким образом, в предлагаемом устройстве время установления рабочего режима равно только сумме времени

нарастания выходного напряжения вспо- рой, третий, четвертый и пятый резисмогательного узла 1 питания и времени формирования последовательности импульсов нарастающей длительности генератором 8.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь напряжения по авт.св. № 1023310,0 т- личающийся тем, что, с целью снижения времени установления рабочего режима, в генератор импульсов нарастающей длительности введены первый и второй транзисторы, элемент с нелинейным сопротивлением,втоторы, причем эмиттер первого транзистора соединен с потенциальной обкладкой конденсатора, а база через элемент с нелинейным сопротивлением подключена к общей шине и через второй резистор - к потенциальному полюсу вспомогательного узла питания,соединенному с коллектором первого транзистора, второй транзистор включен эмиттер-коллекторным переходом последовательно с третьим резистором в цепь шунтирования конденсатора третьим ключом, а базой соединен с общим выводом четвертого и пятого резис0

между выходным потенциальным вьТводом компаратора и общей шиной.

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для электропитания радиоэлектронной аппаратуры и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1023310. Цель изобретения - снижение времени установления рабочего режима устр-ва. «Л Го