Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/335 

тгШ

--I t I .

сл

оо а

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вторичным источникам электропитания. Цель изобретения - повышение точности стабилиза- ции выходного напряжения при широком диапазоне изменения тока нагрузки. Преобразователь содержит два одно- тактных инвертора 3, 4, блок управления 29, содержащий задающий гене- ратор 30 и генератор пилообразного напряжения 34,усилитель 32 обратной связи первый компаратор 37 напряжения,перв1 й распределитель импульсов 39.В блок управления введен ь интегратор 33, второй распределитель импульсов 40, дифференциальный усилитель 36, амплитудный детектор 35, второй компаратор 38 напряжения. Достижение цели обеспечивается за счет исключения влияния пульсаций выходного напряжения на передаточную характеристику выделением среднего значения сигнала ошибки. 2 ил. i С/)

Ф///./

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в стабилизирующих вторичных источниках питания, когда требуется получение постоянного напряжения с малым уровнем пульсаций при изменении тока нагрузки от нуля до минимального и минимальных массога- баритных показателях.

Цель изобретения - повышение точности стабилизации выходного напряжения преобразователя при широком диапазоне изменения тока нагрузки.

На фиг.1 показана функциоанльная схема преобразвоателя напряжения; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Стабилизирующий преобразователь напряжения содержит (фиг.1) входные выводы 1 и 2 постоянного тока, два однотактных инвертора 3 и 4, содержащие трансформаторы 5 и 6 с первичными обмотками 7 и 8 и соединенные встречно вторичными обмотками 9 и 10 Первичные обмотки 7 и 8 выполнены с отпайками и состоят из секций 11, 12 и 13, 14 соответственно. Инверторы 3 и 4 также содержат соответственно первые 15 и 16 и вторые 17 и 18 основные управляемые ключи. Ключи 15-18 подключены к крайним вьшодам первичных обмоток 7 и 8 и входным зажимам 1 и 2, причем ключи 16 и 18 чр-рез диоды 19 и 20. Дополнительные управляемые ключи 21 и 22 подключены к отпайкам первичных обмоток 9 и 10 соответственно и второму зажиму 2 постоянного тока. Кроме того, инверторы содержат рекуперативные диоды 23-26, выходной выпрямитель 27, выходной фильтр 28, выходные вьшо- ды которого преобразуют выход преобразователя.

Блок 29 управления содержит задающий генератор 30 парофазных импульсов с тактирующим выходом 31, усилитель 32 обратной связи, входы которого образуют управляющий вход преобразователя, выход соединен с первьм входом интегратора 33, а второй вход интегратора 33 подключен к тактирующему выходу задакщего генератора 30, вход генератора 34 пилообразного напряжения также подключен к тактирующему выходу задающего генератора 30, а выход через амплитуд ньп детектор 35 соединен с вторым . зходом дифференциального усилителя

5

0

5

0

5

0

5

0

5

36 и вторыми входами первого 37 и второго 38 компараторов напряжения. Первый вход компаратора 37 непосредственно, а компаратора 38 через дифференциальный усилитель 36 соединены с выходом интегратора 33. Третьи входы первого 39 и второго 40 распределителей импульсов соединены с выходом компаратора 37 напряжения и .с выходом дифференциального усилителя 36 соответственно, а первые и вторые входы - с противофазными выходами задающего генератора 30.

На диаграммах (фиг.2) обозначено: 41 - тактовые импульсы задающего генератора 30; 42 и 43 - парафазные импульсы на выходе генератора 30; 44 - импульсы на выходе генератора 34 пилообразного напряжения; 45 - напряжение на выходе интегратору 33; 46 - напряжение на выходе дифференциального усилителя 36; 47 - импульсы на выходе компаратора 37 напряжения; 48 и 49 - импульсы на выходе первого распределителя 39 импульсов; 50 - импульсы на выходе второго компаратора 38 напряжения;51 и 52 - импульсы на выходе второго распределителя 40 импульсов; 53 и 54 - проти- вофазные напряжения на обмотках трансформаторов 5 и 6; 55 - напряжение на выходе вьтрямителя 27.

Преобразователь работает следующим образом.

При номинальном токе нагрузки импульсы 41 с тактирующего выхода задающего генератора 30 поступают на входы генератора 34 пилообразного напряжения и интегратора 33, осуществляя их работу с частотой тактовых импульсов. На входы усилителя 32 обратной связи подаются опорное напряжение и напряжение обратной связи с выхода преобразователя. С выхода усилителя 32 напряжения, пропорциональное разности указанных напряжений, подается на интегратор 33, где в течение такта происходит интегрирование указанного напряжения, и на выходе интегратора 33 формируется напряжение, равное среднему значению сигнала ошибки за период тактовой частоты, которое подается на входы дифференциального усилителя 36 и компаратора 37.

С выхода компаратора 37 импульсы с длительностью, пропорциональной среднему значению сигнала ошибки.

314

поступают на вход распределителя 39 импульсов и далее на управляющие входы ключей 21 и 22. С выхода дифференциального усилителя 36 напряжение 46, смещенное относительно напряжения 45 на уровень, равный амплитуде пилообразного напряжения 44, посту пает на вход компаратора 38, на выходе которого напряжение уровня логической 1, поэтому длительность с сигналов 51 и 52 оказьтается равной длительности противофазных сигналов 42 и 43 и ключи 15, 16 и 17, 18 работают поочередно в противотакте с неизменной длительностью.

При уменьшении тока нагрузки происходит увеличение напряжения сигнала ошибки,напряжение 45 на выходе интегратора 33 оказьшается выше уровня ам- плитуды пилообразного напряжения 44 поэтому на выходе компаратора 37 и распределителя 39 импульсов - напряжение с уровнем логического О, при этом ключи 21 и 22 не замыкаются. В то же время напряжение на выходе дифференциального усилителя 36 оказывается на уровне пилообразного напряжения 44 и с выхода компаратора 38 импульсы 50 с длительностью, пропорциональной среднему значению сигнала ошибки, поступают через распределитель 40 импульсов на управляющие входы основных ключей 15-18.

Рассмотрим работу преобразователя по временным диаграммам. При номинальном токе в момент t происходит замыкание ключей 15 и 16 и подключение первичной обмотки 7 трансформатора 5 к входным зажимам, на обмотках которого формируется напряжение

53. В момент t, определяемый напряжением 45 (пунктирная линия), а значит, напряжением на зажимах 1 и 2, появляется импульс 47 на выходе компаратора 37, по которому происходит замыкание ключа 21, При этом происходит дискретное изменение коэффициента трансформации трансформатора 5, осуществляется стабилизаци выходного напряжения при изменении напряжения на зажимах 1 и 2. В момент t ключи 15, 16 и 21 размыкаются (после изменения состояния задаю- щего генератора) и в работу вступает инвертор 4, работая аналогично. При уменьшении тока нагрузки, т.е. увеличении ее сопротивления, постоянная времени звена выходной фильтр

нагрузка увеличивается, при этом увеличивается напряжение на выходе преобразователя, вызывая увеличение сиг-нала ошибки, а значит, напряжение

45на выходе интегратора 33. В момент, когда напряжение 45 равно амплитуде пилообразного напряжения 44, напряжение 46 на выходе дифференциального усилителя 36 равно минимальному значению напряжения 44, При дальнейшем уменьшении тока нагрузки напряжение 45 (спошная линия) становится выше уровня амплитуды напряжения 44, а напряжение

46(сплошная линия) sbmie минимального значения напряжения 44, Моду- лир тотся по длительности импульсы 51 и 52, управляющие основньгми ключами 15-18, осуществляя стабилизацию выходного напряжения. При этом, хотя стабилизация осуществялется с полной глубиной модуляции, из-за увеличения постоянной времени звена выходной фильтр-нагрузка уровень пульсаций не увеличивается. На диаграмме 55 показано напряжение на выходе выпрямителя 27.

Таким образом, преобразователь позволяет стабилизировать выходное напряжение с малым уровнем пульсаций при изменении тока нагрузки от холостого хода до номинального за счет использования дополнительного режима

полной широтно-импульсной модуляции работы инверторов.Кроме того,исклю- чается влияние фактора пульсаций выходного напряжения на передаточную характеристику преобразователя выделением среднего значения сигнала ошибки.

Формула изобретения

Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий генератор, парафазные выходы которого подключены к входам первого распределителя импульсов, третьим входом подключенным к выходу первого компаратора, первый вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, входом подключенным к тактирующему выходу задающего генератора, а также усилитель обратной связи и два однотактных инвертора, каждый из которых содержит выходной трансформатор, один из крайних вьшодов перsy

t, tt 5

Составитель И.Никитин Редактор Н.Тупица Техред Л.Олийнык Корректор М. Васильева

Заказ 3881/52

Тираж 665

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Подписное