Релейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1990 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам стабилизации вторичного электропитания радиоэлектронной и вычислительной техники.

Целью изобретение гшляется повышение надежности путем исключения возможности замагничивания сердечника выходного трансформатора ключевого преобразователя из-за временной несимметрии сигналов управления

На фиг.1 показана функциональная схема релейно-импульсного стабилизатора постоянного напряжения; на фиг„2- временные диаграммы, поясняющие его работус

Релейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит сетевой выпрямитель 1 с фильтром, входы которого являются входными выводами, а выходы подключены соответственно к силовым входам ключевого преобразователя 2 напряжения с выходным трансформатором, выходы которого соединены с входами выходного выпрямителя 3 с фильтром, выходы которого подключены к выходным выводам и входу компаратора 4 напряжения,, генератор 5 разнополярных прямоугольных импульсов, первый выход которого соединен с первым входом, первого элемента И 6, выход которого соединен с первым входом усилителя 7 мощности, к второму входу которого подключен выход второ го элемента И 8, а выходы усилителя 7 мощности подключены соответственно к управляющим входам ключевого пре

25

30

35

40

45

50

55

образователя 2 напряжения, первый счетный триггер 9, вход которого подключен к первому выходу генератора 5 разнополярных прямоугольных импульсов, к которому также подключен первый вход второго элемента И 8, к второму входу которого подключен второй выход первого счетного триггера 9, второй выход генератора 5 разнополярных прямоугольных импульсов соединен с входом второго счетного триггера 10, D-триггер 11, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И 6 и 8, информационный вход D-триггера подключен к выходу компаратора 4 напряжения, а вход синхронизации - к выходу третьего элемента И 12, к первому входу кото-, рого подключен второй выход генератора 5 разнополярных прямоугольных импульсов , а к второму - выход второго счетного триггера 10.

Релейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом

В установившемся режиме работы ком- паратор 4 напряжения осуществляет сравнение поступающего на его вход с выходных выводов стабилизатора напряжения- обратной связи (ОС) с имеющимся в нем опорным напряжением, усиливает сигнал рассогласования и преобразует его в сигнал, согласованный по уровням с сигналами логических элементов При этом в случае уменьшения напряжения ОС относительно заданного значения на выходе компара-

тора напряжения формируется сигнал (Логической 1, а в случае увеличения - сигнал логического О. Выходной сигнал компаратора 4 напряжения поступает на информационный вход D-триггера 11. Особенностью работы D-триггера 11 является то, что изменения сигнала на его информационном входе вызывают изменения на выходе только в том случае, если на входе синхронизации имеется сигнал логической 1.. Если же на входе синхронизации имеется сигнал логического О, выход D-триггера при изменении сигнала на информационном входе сохраняет свое состояние, т„е. триггер находится в режиме хранения. Для использования данного режима работы D-триггера 11 в устройстве имеются, счетный триггер 10 и элемент И 12, на входы которых поступает сигнал с второго выхода генератора 5 разнополярных прямоугольных импульсов. При этом на выходе элемента И 12 формируются положительные импульсы, длительность которых равна длительности положительных импульсов на втором выходе генератора 5 разнополярных прямоугольных импульсов, а период повторения этих импульсов вдвое больше периода повторения импульсов на выходе генератора 5. Сформированные элементом И 12 импульсы опроса поступают на вход синхронизации D-триггера 11. Изменение выходного сигнала D-триггера 11 под воздействием изменений усиленного и преобразованного компаратором 4 напряжения сигнала ОС может произойти только в момент наличия импульса опроса на входе синхронизации D-триггера 11, а в промежутках между импульсами опроса изменения сигнала ОС не вызывают изменений выходного сигнала D-триггера 11, так как триггер находится в режиме хранения. Выходной сигнал D-триггера поступает на входы элементов И 6 и 8. Эти элементы совместно со счетным триггером 9 и усилителем 7 мощности используются для формирования импульсов управления транзисторами ключевого преобразователя 2 напряжения. Импульсы управления формируются указанными элементами из последовательности импульсов, снимаемых с первого выхода генератора 5 разнополярных прямо- . угольных импульсов. Импульсы на выходах генератора 5 парафазны. Импульсы,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

снимаемые с первого выхода генератора 5, делятся по частоте счетным триггером 9 и в противофазе поступают на соответствующие входы элементов И 6 и 8. Кроме того, импульсы с генератора 5 разнополярных прямоугольных импульсов поступают на входы элементов И 6 и 8 непосредственно, что позволяет сформировать паузы фиксированной длительности между импульсами, управляющими работой транзисторами ключевого преобразователя 2 напряжения. Длительность импульсов и пауз жестко задается частотой и скважностью сигнала от генератора 5 разнополярных прямоугольных импульсов.

Выработка импульсов, управляющих работой транзисторов ключевого преобразователя 2 напряжения,осуществляется таким образом, что при наличии на выходе D-триггера в промежутке между двумя соседними импульсами опроса сигнала логической 1 на выходе элементов И 6 и 8 формируется пара сдвинутых по фазе на 180° импульсов, которые усиливаются усилителем 7 мощности и поступают на управляющие входы ключевого преобразователя 2 напряжения. Если в промежутке между двумя соседними импульсами опроса на выходе D-триггера присутствует сигнал логического О, импульсы на выходах элементов И 6 и 8 не формируются. Таким образом, осуществляется замкнутая с помощью цепи ОС .система регулирования напряжения на выходе устройства

На временных диаграммах (фиг,2) показаны основные сигналы рассмотренной функциональной схемы стабилизатора напряжения Из них следует, что управление ключевым преобразователем напряжения осуществляется всегда парами импульсов со сдвигом фазы на 180° и с паузой между импульсами. Исключены такие режимы работы стабилизатора напряжения, когда импульсы управления ключевым преобразователем имеют разную длительность (временную несимметрию), приводящую к замагни- чиванию выходного трансформатора преобразователя

Формула изобретения

Релейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий сетевой выпрямитель, входы которого

соединены с входными выводами, а выходы через сетевой фильтр подключены соответственно к силовым входам ключевого преобразователя напряжения с выходным трансформатором, выходы которого соединены с входами выходного выпрямителя, выходы которого через выходной фильтр подключены к выходным выводам и входу компаратора на- пряжения, генератор разнополярных прямоугольных импульсов, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом усилите- ля мощности, к второму входу которого подключен выход второго элемента И, а выходы подключены соответственно к управляющим входам ключевого преобразователя напряжения, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключе- ,ния возможности замагничивания сердечника выходного трансформатора ключевого чореобразователя из-за вре- менной несимметрии сигналов управления, в него введены два счетных триггера, D-триггер и третий элемент И, а генератор разнополярных прямоугольных импульсов выполнен несимметричным с длительностью импульса на его. втором выходе, равной гарантированному времени запертого состояния транзисторов ключевого преобразователя напряжения, при этом вход первого счетного триггера подключен к первому выходу генератора разнополярных прямоугольных импульсов, к которому также подключен первый вход второго элемента И, первый выход первого счетного триггера подключен к второму входу первого элемента И, второй выход первого счетного триггера подключен к второму входу второго элемента И, второй выход генератора разнополярных прямоугольных импульсов соединен с входом второго счетного триггера и с первым входом третьего элемента И, к второму входу к. торого подключен зыхо/т второго счет-4 ного триггера, выход ,0-триггера соединен с третьими входами первого и второго элементов И, информационный вход D-триггера подключен к выходу компаратора напряжения, а его вход синхронизации подключен к выходу третьего элемента И,

/ генвра/лу s

Sd/rodZ teHetwnopqS

Во/ход 1 Tputzepa 9

дь/хадЗ, rfuttepa$

SxodZ fcutfifpoMvjenivg}

&-триггерам

3X0fff

(цн у нащг0н

Л-7рЦ12у 1Н

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности путем исключения возможности замагничивания сердечника силового трансформатора ключевого преобразователя из-за временной несимметрии сигналов управления. Ключевой преобразователь 2 управляется выходными импульсами, формируемыми по сигналам с выходов элементов И 6 и 8 усилителем 7 мощности. Выходное напряжение устройства сравнивается с эталонным компаратором 4 напряжения, на выходе которого формируется сигнал логической единицы в случае, если выходное напряжение ниже заданного. Генератор 5 разнополярных прямоугольных импульсов формирует на своих выходах несимметричные напряжение, причем длительность импульсов на его втором выходе равна времени гарантированного запертого состояния транзисторов ключевого преобразователя, что исключает появление в нем режима "сквозных токов". Импульсы с второго выхода генератора 5 разнополярных прямоугольных импульсов синхронизируют переключение D-триггера 11, обеспечивая возможность его переключения с частотой в два раза меньшей, чем частота генератора 5. Таким образом, на выходе элементов И 6 и 8 всегда формируется только пара импульсов постоянной длительности, определенной напряжением на первом выходе генератора 5. Регулирование напряжения на выходе осуществляется изменением количества пар несимметричных импульсов, поступающих на управляющие входы ключевого преобразователя 2 с выхода усилителя 7 мощности. 2 ил.

6б/хад treMdt и б

ДыхоЗ елемм # S

Фиг.2