Преобразователь напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M7/515 G05F1/56 

%/Я

I

t

falrii

Li

to

4

СО

ю

1

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппара.туры. Целью изобретения является по- выпение КПД. Цель достигается тем, что в устройство введен второй датчик 5 тока, выход которого подключен к дополнительному входу преобразователя 9 через фильтр 10. Если ток через датчик 5 тока становится меньше тока регулятора 6, ключевой регулятор 1 открывается раньше на величину, определяемую разностью токов датчиков 4 и 5. Это позволяет учитывать величину отклонения тока в ВЬС-фильт ре 3 от тока нагрузки при изменякнцем- ся напряжении нагрузки. В результате уменьшаются пульсации и повьшается КПД. 1 ил.

г

Изобретение относится к устройст- ам для преобразования постоянного и пульсирующего тока в переменные или постоянные ток или напряжение и, „ 8 частности, может быть использовано для задания в индуктивной нагрузке Требуемой формы тока.

Цель изобретения - повышение КПД Преобразования напряжения.ю

; На чертеже приведена структурная |:хема преобразователя напряжения.

Преобразователь состоит из ключе- зого регулятора 1, образованного уп- авляемым ключом 2 и DLC-фильтром Зр 15 первого 4 и второго 5 датчиков тока, линейного регулятора б, узла 7 срав- :1ения, порогового усилителя 8, функционального преобразователя 9 и НЧ- фильтров 10-12. 20

К функхщональному преобразователю Э через НЧ-фильтры 10-12 присоединены датчики 5 и 4 тока, а также линейный регулятор 6, управляемый узлом 7 сравнения. Выход функционально-25 о преобразователя 9 соединен через Пороговый усилитель 8 с входом управ- Пяемого ключа 2. Ключевой регулятор 1 подключен к линейному регулятору б |и через него к первому датчику 4.30

Тока.

14327012

личина становится больше некоторого

Ключевой регулятор 1 может быть выполнен (или включен) по одной из схем импульсного стаб11пизатора напря жения. Линейный регулятор 6 и узел 7 сравнения могут быть включены как ис точник тока или как источник напряжения.

Функциональный преобразователь 9 может быть выполнен в виде умножител или сумматора. В последнем случае не обходимо учитывать

А,

где А

I-R + K U

см

порог срабатывания схемы; R - эффективное сопротивление, через которое (например, датчик 5 тока) протекает ток I;

UCM напряжение, необходимое для активной работы линейного регулятора 6; К - коэффициент передачи. Если правая часть уравнения становится меньше А , (ток в DLC-фильтре 3 и напряжение смещения уменьшаются) пороговый усипитель 8 открывает управляемый ключ 2, вызывая тем самым увеличение тока ключевого регулятора 1 и напряжения . смещения U. на линейном регуляторе 6.

I Преобразователь работает следующим |образом.

Напряжение питания подается на уп- равляемый ключ 2, который тактирует его на DLC-фильтре 3. Линейный регулятор 6, включенный как источник то- jca или напряжения и управляемьй узлом 7 сравнения, подключение двух входов которого и определяет один из этих режимов, находится постоянно в, области, своей активной работы, так как на нем поддерживается близкое к напряжению насьш1ения смещение. Это дости- гается тем, что функциональный преобразователь 9 анализирует мгновенные значения тока ключевого регулятора 1, снимаемого датчиком 5 тока, а также напряжение смещения линейного регулятора 6. Пороговый усилитель 8, учитывая сигнал функционального преобразователя 9 и состояние управляемого ключа 2, запускает по следний так,чтобы линейный регулятор 6 Т1аходился в активном режиме. Для этого уггравляе- мый ключ 2 открывается, когда некоторая величина становится меньгае порога А,, и закрывается, если эта же ве

Ключевой регулятор 1 может быть выполнен (или включен) по одной из схем импульсного стаб11пизатора напряжения. Линейный регулятор 6 и узел 7 сравнения могут быть включены как источник тока или как источник напряжения.

Функциональный преобразователь 9 может быть выполнен в виде умножителя или сумматора. В последнем случае необходимо учитывать

А,

где А

I-R + K U

см

А

порог срабатывания схемы; R - эффективное сопротивление, через которое (например, датчик 5 тока) протекает ток I;

UCM напряжение, необходимое для активной работы линейного регулятора 6; К - коэффициент передачи. Если правая часть уравнения становится меньше А , (ток в DLC-фильтре 3 и напряжение смещения уменьшаются) пороговый усипитель 8 открывает управляемый ключ 2, вызывая тем самым увеличение тока ключевого регулятора 1 и напряжения . смещения U. на линейном регуляторе 6.

При достижении равенством порога J управляемый ключ 2 закрывается. Причем в данном случае А, заменяется на Aj.

Если ток через второй датчик 5 тока становится меньше тока линейного регулятора 6 (первьй датчик 4 тока), конденсатор DLC-фильтра 3 разряжаА

ется, HOjB отличие от прототипа, клю- чевой регулятор 1 открывается раньше на величину напряжения смещения

ди.

. iizk

к

R,

А

где 1 - ток через линейньи регулятор 6; 1 ток через второй датчик 5 тока, что позволяет учитывать величину отклонения тока в DLC-фильтре 3 от тока нагрузки при изменягацемся напряжении нагрузки, следовательно, уменьшить пульсации и повысить КПД. Причем, чем больше разность между токами первого 4 и второго 5 датчиков тока, тем раньше открывается управляемый ключ 2. Особенно это важно при резких набросах тока нагрузки.

Аналогичная ситуация имеет место и при закрытии управляемого ключа 2;

ли

i;-is

CW

R,

к

где l|j и l - последующие, значения соответствующих величин.

Также может быть рассмотрен и случай когда функциональный преобразователь 9 выполнен в виде умножителя.

Можно показать, что максимальная мгновенная мощность рассеивается при включении (при выключении А, заменяется на

Aj),

если

а мощность равна Р

« ки 1.,-и,

см

А,/2,

-U -см 2RK Максимальные же токи и напряжения смещения в данной схеме ограничены и

-1т -R ;

и

СМ.пп

А

к

схема защищена от короткого замыкания на выходе и от выхода из строя линейного регулятора 6. Кроме того, повышение напряжения смещения на линейном регуляторе 6 (например,транзисторе) улучшает такие его параметры, как постоянная времени цепи обратной связи, емкость коллекторного перехода, коэффициент усипения по то ку, что позволяет уменьшить пульсации напряжения и тока в нагрузке. Бе НЧ-фильтров (особенно без НЧ-фильт- ров 12) предлагаемое устройство может оказаться полностью неработоспособным.

Устройство может быть использовано и при параллельном подключении линейного регулятора 6 к нагрузке, что особенно важно при больших токах нагрузки и не слишком больших требо

5

0

5 о

д

5

ваниях к пульсациям выходного сигнала. Напряжение питания может быть и пульсирующим.

Датчик 4 тока можно использовать для выключения устройства, если ток нагрузки достиг некоторого уровня. Для этого функциональный преобразователь 9 может включать в себя, например , дополнительный .«компаратор.

Формула изобретения

Преобразователь напряжения, содержащий ключевой регулятор, включающий в себя последовательно соединенные управляемый ключ и DLC-фильтр, входом подключенный к входным клеммам, а выходом через последовательно соединенные линейный регулятор и первый датчик тока подсоединенный ск выходным клеммам, узел сравнения, выходом соединенный с входом управления линейного регулятора, пороговый усилитель, выходом соединенный с входом управления ключевого регулятора, а входом подсоединенный к выходу функционального преобразователя, выполняющего функцию сложения или умножения, первый вход которого подключен к выходу первого датчика тока, а второй вход подсоединен к cилoн Iм выводам линейного регулятора, отличающийся тем, что, с целью повьппе- ния КПД, он снабжен вторым датчиком тока, включенным последовательно с дросселем DLC-фильтра ключевого регулятора, при этом функциональный преобразователь снабжен третьим входом, соединенным с выходом второго датчика тока.