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

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве источника электропитания электронной аппаратуры.

Цель изобретения - повьйление надежности и упрощение схемы преобразователя.

На фиг.1 изображена схема стабилизированного преобразователя напряжения; на фиг. 2 - диаграммы напряжений в различных точках, поясняющие работу схемы.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит сетевой выпрямитель 1 с фильтром, усилитель 2 мощности, выходной выпрямитель 3 с фильтром, дополнительный источник 4 питания, стабилизатор 5 напряжения, задаюп1ий генератор 6, триггер 7, генератор 8 пилообразного напряжения, селекторы 9 и 10, усилитель 11 обратной связи, компаратор 12, подключенный одним входом к выходу задающего генератора 6, а другим - к выходу усилителя 13 согласования, узел 14 защитыJ пороговый узе 15 в состав которого входит стабилитрон 16, резисторы , транзисторы 23 - 25, при этом резистор 20 обеспечивает положительную обратную связь с выхода порогового узла 15, времязадающую цепь 26 пуска, в состав которой входит диод 27, резисторы 28 и 29 и конденсатор 30, генератор 8 пилообразного напряжения содержит также транзистор 31, резисторы 32 и 33, конденсатор 34.

Стабилизатор 5 напряжения обеспечивает питание стабильным напряжением генератор 8 пилообразного напряжения.

Вход порогового узла 15 соединен е выходом дополнительного источника 4 питания, первый выход - с выходом усилителя 13 согласования, второй выход - со средней точкой резисторов 28 и 29 задающей цепи 26 пуска.

Пороговый узел вьшолнен в виде .усилителя с положительной обратной связью по первому выходу.

Генератор пилообразного напряжения выполнен в виде последовательного соединения конденсатора и токоста билизирукнцего двухполюсника, управляющий вход которого соединен через Времязадающую цепь пуска с общей точкой питания устройства управления.

5

5

0

Времязадающая г;епь пуска выполнена в виде последовательного соединения диода, двух резисторов и конденсатора, причем к средней ре- зисторОв подключен второй выход поро- гоЕюго устройства.

На фиг.2 приведены следующие диаграммы: а - напряжение на выходе дополнительного источника 4 питания; б - напряжение на транзисторах 24 и 25 порогового узла 15; в - напряжение на выходе задающего генератора 6; г, д - напряжения на выходах триггера 7; е - напряжение на конденсаторе 34 генератора 8 пилообразного напряжения; ж - напряжение на выходе компаратора 12; з, и - напряжения на выходах селекторов 9 и 10.

Преобразователь работает следующим образом.

При включении устройства напряжение сети, выпрямленное и сглаженное сетевым выпрямителем 1, подается на усилитель 2 мощности, а через дополнительный источник 4 питания (фиг,2а) на вход порогового узла 15 и через стабилизатор 5 на вход генератора 8 пилообразного напряжения.

Однако включениетранзисторов усилителя 2 мощности не происходит до тех пор, пока выходное напряжение дополнительного источника 4 не достигает номинальной величины (фиг,2а, О - t). На этом интервале транзисторы 24 и 25 порогового узла 15 открыты (фиг. 2б, О - t) и через усилитель 13 блокируют прохождение импульсов от триггера 7 (фиг.2 г,ц, О - t) на вькоды селекторов 9 и 10 (фиг.2з, и), а транзистор 25 шунтирует времязадающую цепь 26 пуска. Транзистор 3 генератора 8 пилообразного напряжения открыт и крутизна пилообразного напряжения на конденсаторе 34 (фиг. 2е) максимальна. Вследствие чего, с выхода компаратора 12 (фиг. 2ж) на входы селекторов 9 и 10 поступают вычитающие импульсы максимальной длительности, так как в компараторе 12 сравнивается опорное напряжение с напряжением пилы. Когда напряжение пилы превосходит напряжение опоры, то на выходе компара- д тора 12 формируется вычитающий импульс, пропорциональный разности этих напряжений (фиг. 2ж).

Когда напряжение дополнительного источника 4 питания достигает номи5

0

5

0

иальной величины, стабилитрон 16 и транзистор 23 открыв;1ются, а транзисторы 24 и 25 запираются. Через резистор 20 с коллектора транзистора 24 в базу транзистора 23 подается сигнал обратной связи. Этим сигналом транзистор 23 удерживается в открытом состоянии при большик пульсациях, провалах напряжения в точке срабатывания, чем исключается возможное формирование нескольких сигналов (дребезг порогового устройства). При этом транзистором 23 снимается сигнал блокировки с вторых входов селекторов 9 и 10, но остаются вычитающие импульсы максимальной длительности от компаратора 12. Вследствие чего, на управляющие входы усилителя 2 мопщости подаются импульсы, длительность которых равна разности длительности импульсов от триггера 7 и компаратора 12. Эта длительность в начальный момент составляет 0,5 - 1 ,5 МКС.

По мере заряда конденсатора 30 током базы транзистора 31 генератора 8 длительность управляющих импульсов на усилитель 2 мощности нарас- тает, так как с зарядом конденсатора 30 снижается крутизна пилообразного напряжения уа конденсаторе 34 и соответственно уменьшается длительность импульса вычитания с компаратора 12. В результате транзисторы усилителя 2 мощности начинают переключаться с медленно уменьшающейся скважностью (нарастающей длительностью импульса) до рабочей,определяемой усилителем 11 обратной связи, т.е. происходит мягкое включение, характеризуемое плавным нарастанием амплитуды тока транзисторов усилителя 2 мощности и отсутствием перерегулирования на выходе выходного выпрямителя 3 с фильтром. После заряда конденсатор 30 не влияет на установившийся режим работы устройства. При емкости конденсатора 30 времязадающей цепи 26 пуска 33 мкф длительность мягкого включения составляет 0,2 - 0,3 с. При воздействии всех дестабилизирующих факторов усилитель 11 обратной связи изменяет крутизну пилообразного напряжения на выходе генератора 8 и соответств.енно длительность . вычитающих импульсов на выходе компаратора 12 так, что напряжение на выходе вы

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

:}б

ходного пыир.ямителя 3 с фильтром остается в зада1тт1ых пределах точности.

При включении устройства выходное напряжение дсчккчиительного иС1ючкика 4 питания снижается и, когда стабилитрон 16 и транзистор 23 порогового узла 15 запираются, открываются транзисторы 25 и 24. При этом транзистор 24 через усилитель 13 блокирует прохождение управляющих импульсов на усилитель 2 мощности, а через транзистор 25 и резистор 29 разряжается конденсатор 30 времязадающей цепи 26 пуска. В результате за время менее 0,3 с устройство подготавливается к повторному включению. При перегрузке по току и напряжению узел 14 защиты через усилитель 13 согласования блокирует прохождение импульсов управления от задающего генератора 6 на усилитель 2 мощности.

Стабилизатор 5 напряжения может быть выполнен на микросхеме, задающий генератор 6, триггер 7 на ТТЛ схемах, компаратор 12, узел 14 защиты, пороговый узел 15, усилитель обратной I1 на операционных усилителях с однополярным питанием, усилитель 13 согласования представляет собой двукаскадный усилитель на транзисторах с непосредственной связью для согласования с ТТЛ схемой, селекторы 9 и 10 представляют собой последовательное соединение инверторов и усилителей импульсов с трансформаторным выходом, усилитель 2 мощности может быть выполнен по полумостовой схеме с емкостным делителем напряжения.

Положительный эффект заключается в повышении надежности и упрощения предлагаемого устройства по сравнению с известным за счет выполнения порогового узла с положительной обратной связью, соединения его выхода с селекторами и времязадающей цепью пуска генератора пилообразного напряжения, Вьшолнение последнего по схеме токостабилизирующего двухполюсника с конденсатором и времязадающей цепью пуска в управляющей цепи обеспечивает согласование всех узлов устройства и малую емкость конденсатора задающей цепи, исключает зависимость качества мягкого включения от соотношения конденсаторов, разброса их параметров.

5 ,3

Формула изобретени

1. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные между входными и выходными выводами сетевой выпрямитель с фильтром, усилитель мощности, выходной вьтрямитель с фильтром, дополнительньй источник питания, выход которого соединен с входом порогового узла, задающий генератор, выход которого соединен с входами триггера и генератора пилообразного напряжения, выходы триггера соединены с первыми входами двух селекторов, выходы которых соединены с управляющими входами усилителя мощности, усилитель обратной связи, вход которого соединен с выходными выводами,- а выход - с управляющим- входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход компаратора соединен с вторыми входами селекторов, узел защиты, вход которого соединен с выход ными выводами, а выход - с первым входом усилителя согласования, отличающий- с я тем, что, с целью повышения на56366

дежности и упрощения схемы, вчч.рой вход усили 1 еля согласопания сог-ди- нен с первым выходом поротоиого узла , выход которого соединен с вторы5 f входами селекторов, второй выход noporoBoi o узла соединен с время- задающей цепью пуска генератора пилообразного напряжения.

2,Преобразователь ПО п.1, о т - fO л и ч а ю щ и и с я тем, что пороговый узел вьтолнен в виде усилителя

с положительной обратной связью по первому выходу.

3,Преобразователь по п.1, о т - Зличающийся тем, что генератор пилообразного напряжения вьтолнен в виде последовательного соединения конденсатора и токостабилизи- рующего двухполюсника, управляющий вход которого соединен через времяза- дающую цепь пуска с общей точкой питания .

4,Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что время- задающая цепь пуска генератора пилообразного напряжения выполнена в виде последовательного соединения диода, двух резисторов и конденсатора, причем точка соединения резисторов соединена с вторым выходом порогового узла.

20

25

30

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для электропитания электронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение схемы преобразователя. Это достигается тем, что пороговый узел 15 выполнен с положительной обратной связью, а его выходы соединены с селекторами 9 и 10 и времязадаю- щей цепью 26 пуска генератора 8 пилообразного напряжения. Выполнение генератора 8 по схеме токостабилизи- рующего двухполюсника с конденсатором 34 и времязадающей цепью 26 пуска в управляющей цепи обеспечивает согласование всех узлов преобразователя и малую емкость конденсатора задающей цепи. Это исключает также зависимость качества мягкого включения от соотношения конденсаторов, разброса их параметров. 3 з.п. ф-лы, 2 ИЛ-. (Л 00 tsD СД О5 00 О) 26 .,26