Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/338 

со ьо

00 О5

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке стабилизирующих источников электропитания, когда входное напряжение изменяется в широких пределах вы- ше и ниже уровня выходного напряжения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя.

На фиг. 1 представлена электрическая схема силовой части преобразователя; на фиг. 2 - электрическая схема системы управления; на фиг. 3 .- осциллограммы Напряжений в некоторых точках указанных Схем.

: Преобразователь (фиг. I) содержит транёформатор 1 с отводами 2 и 3 от средних to4eK соответственно первичной и вторич- ifiOK обмоток, выводами 4, 5 и 6, 7 от концов (|;оответственно первичной и вторичной об- ijiioTOK, два входных вывода 8, соединенных ф отводом 2 от средней точки первичной обмотки трансформатора 1, и общий вывод 9, три транзистора 10, 11, 12, два из которых |о и 11 подключены эмиттерами к общему $ыводу 9, коллекторами соединены соответственно с выводами 4 и 5 от концов первич- йой обмотки, а третий регулирующий транзистор 12, соединенный коллектором с выводом 2 от средней точки первичной обмот- ки, эмиттером связан с выводом 3 от средней точки вторичной обмотки трансфор- fJiaTopa 1, двухполупериодный выпрямитель 1:3, 14, DLC-выходной фильтр на диоде 15, Дросселе 16 и конденсаторе 17, входной Конденсатор 18, нагрузку 19, узел 20 управ- /ения с выводами 21-25, соединенными соответственно с базами и эмиттерами транзис- liopOB 10, 11, 12.

I Узел 20 управления (фиг. 2) содержит г енератор 2б стробирующих импульсов, де- Jjитeль 27 частоты, вход которого соединен С выходом генератора 26, источник 28 регулируемого отрицательного опорного напряжения, усилитель 29 рассогласования, ин- в:ертирующий вход которого через соответствующие сопротивления соединен с выходом источника 28 опорного напряжения и положительным выводом нагрузки 19, генератор 30 пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом генератора 26 стробирующих импульсов, модулятор 31, инвертирующий вход которого подключен к выходу генератора 30, а неинвертирующий - к выходу делителя 32 напряжения, блок ло- г ических элементов 2И 33, объединенных по одному входу, связанному с выходом модулятора 31 а два других входа соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим выходами делителя 27 частоты, .мюдулятор 34., неинвертирующим входом подключенный к выходу усилителя 29 рассогла- сования, а инвертирующим - к выходу генератора 30, оптронный коммутатор 35, вход которого соединен с выходом модуля5

0 п 5

0 с 0 5

тора 34, блоки усилителей 36 и 37, входами соединенные соответственно с выходами блока логических элементов 33 и оптронного коммутатора 35.

На графике (фиг. 3) представлены осциллограммы напряжений на выходах генератора стробирующих импульсов - U26,

делителя 27 частоты - U27 и U27, усилителя 29 рассогласования - U29, делителя 32 напряжений -U.32, генератора 30 пилообразного напряжения - USD, модуляторов 31 и 34 - Уз и U34, блоков усилителя 36 - Uai, U22 и усилителя 37 - U23.

Преобразователь работает следующим образом.

В преобразователе (фиг. I) предусмотрены два режима работы: режим повышения и режим понижения входного напряжения. В режиме повыщения напряжения на входные шины 8 и 9 подается напряжение Us-g ниже требуемого уровня выходного напряжения Ui9 на нагрузке 19. Транзистор 12 постоянно открыт. Транзисторы 10 и 11 работают в противофазном режиме с переменным в зависимости от уровня входного напряжения коэффициентом заполнения импульсного цикла. На этапе проводящего состояния какого-либо из транзисторов 10 или 1I происходит суммирование входного напряжения с напряжением на обмотке соответственно 7-3 или 6-3 и накопление энергии в дросселе 16. На этапе запертого состояния транзисторов 10 и И происходит суммирование входного напряжения Us-g и напряжения на дросселе 16. В итоге к нагрузке 19 прикладывается напряжение и 19 больщее, чем входное Us-g. Во второй режим работы преобразователь переходит при подаче на входные щины 8 и 9 напряжения Us-g большего, чем требуемое напряжение на нагрузке 19. В этом случае транзисторы 10 и 11 постоянно заперты. Регулирование выходного напряжения Uig осуществляется транзистором 12, работающим с переменным коэффициенто.м заполнения импульсного цикла. На этапе проводящего состояния транзистора 12 энергия источника питания передается в нагрузку 19 и запасается в дросселе 16. На этапе запертого состояния транзистора 12 накопленная энергия передается в нагрузку 19. Напряжение нагрузки Uig меньше входного Us-g.

Система управления (фиг. 2) работает следующим образо.м.

В исходном состоянии на щины 8 и 9 напряжение Us-g от источника питания не подается, не работают источник вторичного питания (не показан) и система 20 управления. При подаче на шины 8 и 9 напряжения Us-- ) от источника питания вступает в работу источник вторичного питания, обеспечивая для нормальной работы элементов схемы 20 управления следующие напряжения: + EI, -El, +Е|оп, -Eion относительно

общей шины 9 и напряжения +Е2 и относительно потенциально развязанной от общей шины 9 точки 0. Стробирующие импульсы U26 с генератора 26 поступают на син- хронизируюший вход делителя 27 частоты, на парафазных выходах которого появляются соответственно импульсы U27 и V с коэффициентом заполнения импульсного цикла, равным 0,5, и сдвинутые один относительного другого на 180°. Одновременно с этим Стробирующие импульсы U26 подаются на вход генератора 30, где они используются для формирования пилообразного напряжения Uao- На выходе усилителя 29 рассогласования в результате суммирования опорного напряжения U28 источника 28 отрицательного опорного напряжения и напряжения на нагрузке 19 - Uig формируется сигнал рассогласования U29. Сигнал рассогласования U29 поступает непосредственно на неинвертирующий вход модулятора 34 и через делитель 32 напряжения - на неинвертирующий вход модулятора 31. Модуляторы 31 и 34, сравнивая соответственно напряжения U32 и U29, поступающие на их неинвертирующие входы, с пилообразным напряжением USD генератора 30, формируют следующие сигналы. В режиме повышения входного напряжения Уа-э на выходе модулятора 31 формируются импульсы Usi с переменным коэффициентом заполнения импульсного цикла, а на выходе модулятора

35- постоянное напряжение U34. В режиме понижения входного напряжения Us-s на выходе модулятора 31 - постоянное отрицательное напряжение, а на выходе модулятора 34 - импульсы с переменным коэффициентом заполнения импульсного цикла (не показаны). Блок логических элементов 33 распределяет управляющий сигнал Usi на два канала. Выходные напряжения Узз и изз блока логических элементов 33 усиливаются усилителями блока 36. Выходные напряжения U2i и U22 блока усилителей

36подаются на базы транзисторов 10 и 11. Управляющий сигнал U34 с модулятора 34 через оптронный коммутатор 35 поступает на инвертирующий вход усилителя блока 37. Выходное напряжение U23 усилителя блока 37 подается на базу транзистора 12.

Графики (фиг. 3) поясняют работу пре- образователя. Генератор 26 формирует Стробирующие импульсы U26, тактирующие работу делителя 27 частоты и генератора

30 пилообразного напряжения. На пара- фазных выходах делителя частоты устанавливаются соответственно импульсы U27 и U27 с коэффициентом заполнения импульсного цикла, равным 0,5, и сдвинутые по фазе один относительно другого на 180°. На выходе генератора 30 формируется пилообразное напряжение изо. На выходе усилителя 29 рассогласования устайавлива,. ется постоянное напряжение LI29, уровень которого зависит от величины выходного напряжения L lg. Делитель 32 напряжения снижает величину напряжения U29 до напряжения U32. В режиме повышения входного напряжения U8-9 модулятор 31 выдает им5 пульсы Шзь которые затем блоком логических элементов 33 распределяются на два канала и усиливаются блоком 36, выходными напряжениями которого являются напряжения U21 и U22.

Модулятор 34 в этом режиме выдает постоянное положительное напряжение U34, которое подается на оптронный коммутатор 35 и усиливается блоком 37, выходом которого является напряжение U23. На нагрузку 19 подается напряжение Uig, в котором 5 присутствует переменная составляющая пульсаций Ui7. В режиме повышения напряжения среднее значение напряжения на нагрузке выше напряжения источника питания.

Таким образом, использование изобрете- 0 ния позволяет регулировать напряжение на нагрузке вверх и вниз от уровня напряжения источника питания.

Формула изобретения

5 Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, содержащий двухтактный транзисторный инвертор с гальванической связью входа и выхода, первичная обмотка выходного трансформатора

которого выполнена с отводом от средней точки, выходной двухполупериодный выпрямитель с DLC-фильтром, подключенный к вторичной обмотке трансформатора с отводом от средней точки, и узел управления, отличающийся тем, что, с целью расшире5 ния функциональных возможностей, введен регулируюший транзистор, включенный между отводами от средних точек первичной и вторичной обмоток выходного трансформатора.

21

JJ

36

И 4()Г)ретение относится к преобразо- вател. технике и может быть исполь- зоваии во 14-оричных источниках электропитания. Це b изобретения - расширение функциональных возможностей. Преобразователь содержит трансформатор 1 с отводами 2 и 3 от средних точек соответственно первичной и вторичной обмоток. Преобразователь работает в режиме повышения и понижения входного напряжения. Транзисторы (Т) 10 и 11 работают в противофазном режиме с переменным в зависимости от уровня входного напряжения коэфф. заполнения импульсного цикла. На этапе проводящего состояния одного из Т 10 или 11 происходит суммирование входного напряжения с напряжением на обмотке 7-3 или 6-3 и накопление в дросселе 16. На этапе запертого состояния Т 10 и 11 происходит суммирование входного напряжения и напряжения на дросселе 16. Регулирование выходного напряжения осуществляется введенным Т 12, работающим с переменным коэфф. заполнения. 3 ил. I (Л

Tf

21

2J

V22

22

2

фиг2

ZB

VH 5-9