Преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1989 года по МПК H02M3/335 

(Л

4;

;О

at со

3149

мере три цепочки , первая из i o- торых 1зключ нл между входными вь;в()- дами преобразователя и состоит так же, как вторая и третья цепочки, из иоследовательпо соединенных двух управляем1,1х ключе/, выполпепиых па транзисторах р-п-р и п-р-п типа , и пакопительпых копде(- саторов 13, 22, 32, включенных меядчу трапзисторнмми ключами одной цепоч ) также мксм | фазн1.1П геяератг р . .ч-офа-1пый генератор t -i выполнен на управляемом генераторе 45 и рпсп1)ед1ип геле импул, 46. Преоб- ел1з обеспечивает э(1)фектинное поданлелие нул1,сациГ1 11Ходп(,.о )ian- ря;ке1П1Я, защиту элементор иреобра- зоиателп и БХОД1Н11Х цепей от корот- i;nrc) зач1)1ка1П1Я на выходе. 2 з. т. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике ,в частности, к устройствам электропитания, и может быть использовано для питания средств автоматики и вычислительной техники в условиях воздействия интенсивных помех по сети питания. Цель изобретения - уменьшение проникновения помех от входных цепей к нагрузке и наоборот. Преобразователь содержит по меньшей мере три цепочки 1,2,3, первая из которых включена между входными выводами преобразователя и состоит так же, как вторая и третья цепочки, из последовательно соединенных двух управляемых ключей, выполненных на транзисторах р-п-р и п-р-п типа проводимости, и накопительных конденсаторов 13,22,32, включенных между транзисторными ключами одной цепочки, а также многофазный генератор 44. Многофазный генератор 44 выполнен на управляемом генераторе 45 и распределителе импульсов 46. Преобразователь обеспечивает эффективное подавление пульсаций входного напряжения, защиту элементов преобразователя и входных цепей от короткого замыкания на выходе. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изо5рете1П1е относится к электротехнике, в частности к yc i j-нм:.,-i .t-i электропитания, и может Chrrji исмк.ии,- зовано для питания средств автомаги- ки и пычис.ч1ггел.иоГ| техники и усл.о- виях воздеГ ствия ini i енсп1-1НЬ х помех по сети П1ггания.

UejUj изобретения - уменынезию. П11оиикновении помех от иходиы/: neneii i; нагрузке и наоборот.

На фиг. 1 представле; а схема опи- С1лваемого преобраз(1зателя; на itnr.2 - схема распределения импульсов; на фиг. 3 - нреме1И1ая дпа1 рамма распределения HMnyjn.ci- B на его выходе.

Преобразо1)ател1 содержит по lueii ь:ер .. три цепочки 1-3 траизисто -- ных ключе11, : jicмeнты 4,5 isar-py-nai, jjieMBHTU 6,7 стаби;п1зации напряже- ппл, схему 8 упраиления. Первая цепочка 1 транзисторных I CJIIOHCH иодклю- чена к входным выводам преобразователя - поло. КИте:иЛ1О 1у 9 и отрица те.чьному 10 ирлводам источника ( жен.ия и содер.ит транзисторы 11 и 12 разного (р-п-р и п-р-п) типа ироводи- мости, накоптелын,1Й конденсатор 13, включенпы; между коллектораггй Т ран- зист с ров П и 12, T OKOol ранич)ик1юп И1-- езисторы 14 и 15, включе1И 1ле в эмит- терную пень транзисторов 11 и 12 соответственпо, резисторы 16-18, под- ключег.ные к управляющим электродам транзисторов П и 12 для создания )1еобходимого 1)ежима по постоянному току, выходноГ элемент (транзистор) оитронного переключателя 19, TjiaH- зистор оптронного пepeклюЧt:ггeJTя 19 совмест-нс) с резисторами 17, 1В образует фазоинперсны1 | каскад управлем.ия т ранзисторами 11 и 12. Вт О1)ая 2 и третья 3 п,еночки транзисторных ключей преобразователя построены анало0

5

0

5

0

5

0

5

ги пю пе)к)| 1 цепочке 1 и иодктлочевы к iijiiio;i,nr i,,e C4 ropa 13 иарал. по. ) :1.ег1очка 2 т рянчист О1- НЫХ ключей со. дермгг транзисторы 20, 21, па1;о пггел .. конденсатор 22, Т око- огр 1нич:1вающие резис 1 оры 23, 24, диод 25, ш-чюченны меж, Jcoллeктopoм траизист ора 20 и накопительным кон- дс:н::пторс)м 22, резисггоры 26-28, вы- хол.пой члемент oirrpoinioro ключа 29. Трет,я цепочка т 5анзисторных ключей 3 coдepл ит транзисторы 30, 31, накопите;.ньп1 конденсатор 32, резисторы 33, 34, 35, вк.:: оченный мел(ду коллектор.). транзистора 31 и конден- ca i opoM 32, резисторы 36-38, выходной э.пе.мент оптрониого ключа 39. Нагрузки 4 и 5 включены параллельно конденсат 1)рам 22 и 32 соответстветшо в случае ()ормир()паиия разнополярных напрялл ний или должны рассмат риват ь- ся как одна суммар)1аи нах рузка в случае формирования повышетпюго напря- кения. ikiiBoa 40 являL т c I общим для нагрузок i, 5 и конденсаторов 22 и 32. 1))ды 41, 42 являются выводами Cl: eд и eиныx сог асно-послед 1нг1- тельно конденсаторов 22 и 32. Параллельно с: уммарноГ нагрузке 4 и 5 включены элементы стабилизации напряжения - последовательно соединен}1ые резист(ф (S уставки и входная цепь 7 оптронного переключателя. Схема 8 управле П{я содержит резистор 43, мно- Г офазный reHepaTtjp 44, состоящий из управляемого генератора 45 и рае- преде jniT ejiH 46 импульсов, а также входные элементы (светодиоды) оптрон- ных кл1ичей 19, 29, 39. Резистор 43 включен г-;ежду входным выв(здом 9 и вход1,1м управления генератора 45, а гак:;це выходом оптронного ключа 7. Iji-.jiiv Ti- 47-49 распределителя 46 импульсон пoдклюuen JI к входным тлм оптроииых ключе) 19, 29, 39 С(ю ветстпенно..

Ь аспределнтр. А6 нмг(ульс1,)в (фиг, 2) содержит счетчик с дешифратором 50, первым и третьим выходом соединенный с входами элемента Ш 51, выход которого через элеме.чт 52 задержки соедине ) с в.одс)М формирователя 53 импу. п.сон. Выход формирователя 53 импульсов является выходом 47, BTopoit и четвер ;.ii; .чоды счетчика с дешифратором 50 - я п одами А8 и 49 распределителя 46 иг- .пуль- сов.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходе преобразователя (выводах 41, 42) ia; ряжения нет. Оптроннь1й ключ 7 эа1 рт поэтому нанряжен1 е, снимаемое с делителя, пбрг)зовант{ого ретис . рччм 4. i и вхг)дньм транзистором (лп-роннс го ключа 7, равное входному nnnpji/KCHtiKi преоОразователя, носгупает ;;а упр-пв нход г еиератора 45, Генг ). 45 вырабатывает импульсы, которые поступают на ря пределитель 46 импульсов. С вмходов 47-49 снимаются импульсы, сдвинутые но фате (фиг.З). Они поступают на вход оптрон.чых клю- 4eii 1У, 29, J9, причем на тилходе 47 импу:п сы формируются в д;-а раза чаще, чем на выходах 48 и 49. Это при- 110ДИТ к тому, что первая иегк1Чка транзисторных ключей 1 участвует в работе преобразователя в два раза ча)це, чем пепочки 2 и заряжая naico пигельиЕ.1Й конде,нсат(;р IJ в дча раза ча1:ге, чем заряжаются ivOH/inic.rropi.i 22 и 32. Введение в pacnl eлeJH тeл}, 46 импул1 сои элемента 52 задержки и формирователя 53 импульсов позволяет гарантированно разделитель мо- . ieHTL коммутадии цепочек 1-3 с уче- Т(1М neani.Horo запаздывания переключения их элементов. a-iioaHisepCHbui каскад, вьтолненнып на ныxoд ioм транзисторе оптронного ключа 19 (29,3S), синхронно коммутирует комплементарные пары транзисторов 11 и 12 (20 и 21, 30 и 31), что обеспечивает минимум коммутационных потерь. Таким образом, при правильно выбранной частоте коммутации транзисторных цепочек 1-3 перекачка энерг ии от конденсатора 13 к ко1Ь (е 1саторам 22 и 32 осу1дестг)ляется .ый раз начиная с

-

10

2П

30

Г В

40

45

50

55

1696

максимс1льного 1;апрчж(. ния па конденсаторе 13. С В1 :чодон Л1, а2 преобразователя снимается пов1.П1енное напряжение, близкое к величине (N-l)Ufj, (в данном случае лпзкое к удвоенному напряжению) , где N - числел транзисторных цепочек; U ., - входное напряжение. С 41 II (), 42 и 40 можот сниматься рп зн;мк ляриоо напря- же Hiie.

Соблюдек--;е очередности коммутации транзисторных п.е1;очек 1-2-1-3-1... и приме ление оптронных ключей 19, 29,

39 для управлония этими пепочками позволяет раздо лить цеги управления и входные цепи .ч вмход,11.Х цепей, обеспечив высокую .тойчивость преобразонател-i.

Диоды 25 и 35 м цсмючклх транзисторных клшчс ; .1 и 3 транзисторы 20 и 31 от де11стви)1 напряжения обратной 1олярн(1сти (инве 1сного нклю- ) в момен 1 , v:c4V a транзисторнь. е клкчи цепочек 2 и 3 заперты, так как cyMi iapHi.ie KoiUieHcaTopije 22 и 32 больше напряжения г итлния цепочек.

Но достижении на ш. хо.цах 41 и 42 требуемого напряжсчч я срабатывает оггуронный 1-. пыч 7, 1иу;1тируя нход управления генрратора З - генерация прекращается. Регулируемым сопротивлением 6 ycTaBKii устана;.зливается уровень стабилизируемого повышенного напряжепия. При снижении напряжения на выходе (выводах 4, 42) ниже допустимого оптронньн ключ 7 выключается и цикл повторяется,

Таким образом ос l cтвляeтcя стабилизация пыходлого напряжения. При этом онтронный ключ 7 выполняет функцию как индикатора выходного напряжения, так и отронного разделителя цепей управления и стабилизации вьг- ходного напряжения, что при простоте реализации позволяет значительно повысить помехоуст(Л чпБость преобразователя .

Ограничение тока через транзисторы 11, 12, 20, 21, 30, 3 при заряде накопительных конденсаторов 13, 22, 32 осуществляется резисторами 14, 15, 23, 24, 33, 34, включенными D эмиттерные цепи указанных транзисторов, по цепям отрицатель)1ой обратной связи, благ одаря кото1 ьм увеличение тока выше допустимого приводит к запиранию транзисторов. П11ЭТОМУ короткое замыкание на пыходс преобразователя не приводит к выходу его из строя, защищена и входная цепь.

Преобразователь, кроме (Ьуикции получения тювьпиемпого (или разнопо- лярного) напряжения, выполняет функцию коммутационного НЧ-фильтра. Введение дополнительного звена н такой фильтр (цепочки транзисторных ключей 1) позволяет значительно повысить фильтрацию преобразуемого напряжения

Таким образом, преобразователь обеспечивает значительное уменьшение проникновения помех от входных цепе11 к нагрузке и наоборот,- стабилизацию выходного напряжения на заданном уровне; защиту эле.мснтов нрег.1Г,разо вателя и входных цеией oi ьли.лггкого замыкания на выходе; эф(1;ек1 по- давление пульсацш Бходно1 о иапря- жения.

Изобретение позгзолит сделать значительно более надежной работу устройстн автоматики и вычислитель- lioi t техни ;и н условиях воздействия сильных помех по сети питач.ия, упростить коиструкци ;), уменьшить массо габаритные показатели применяемых для таких целе узлов злектропита- ния.

Формула и 3 о б р е т е н и я

5 0

5 Q

5

0

водами ггреобразователя, а также многофазный генератор, число фаз которого соответствует числу цепочек, отличающийся тем, что, С целью уменьшения уровня импульсных помех, введены разделительные диоды, транзисторные оптронные ключи, цепь обратной связи, а последующие цепочки, кроме первой цепочки, подключены параллельно накопительному конденсатору первой цепочки и каждая содержит разделительный диод, включенный между точкой соединения выходного вывода преобразователя с накопительным конденсатором и коллектором транзистора р-п-р-типа, соединенного с положительным вь;ход- ным нылодом и коллектором транзистора п--)-а-тииа проводимости, соеди- иемного с отрицательным выходным выводом.

.

Г,

47

4

7/

«9

cpu2.2

/

i

J

t

срие.З