Стабилизирующий преобразователь напряжения постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппарату ры.

Целью изобретения является повышение качества стабилизации выходного напряжения.

На фиг.1 представлена функциональная схема преобразователя; на фиг.2 функциональная схема делителя напряжения; на фиГоЗ - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.4 - принципиальная схема управляемого генератора; на фиг„5 временные диаграммы, поясняющие работу генератора; на фиг.6 - временные диаграммы, поясняющие работу делителя напряжения0

Стабилизирующий преобразователь напряжения постоянного тока (фиг„1) содержит управляемый генератор 1, выход которого соединен с управляющим входом первого перекидного ключа 2, неподвижные контакты которого объединены соответственно с общей точкой схемы и выходным выводом устройства, а подвижный контакт через первый конденсатор 3 подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора 4, второй вывод которой объединен с общей точкой схемы, вторичная обмотка трансформатора 4 через второй конденсатор 5 соединена с входными выводами мостового выпрямителя 6, выходные выводы которого объединены соответственно с общей точкой схемы и выходным выводом устройства, который соединен с входом делителя 7 напряжения, а через третий конденсатор 8 подключен к общей точке схемы, источник 9 опорного напряжения, второй перекидной ключ I0 и усилитель II переменного тока, причем неподвижные контакты ключа 10 объединены соответственно с выходным выводом делителя 7 напряжения и источником 9 опорного напряжения, а подвижный контакт через усилитель 11 переменного тока подключен к управляющему входу управляемого генератора 1, выход которого соединен с управляющим входом второго перекидного ключа 10,Кроме того, в стабилизирующем преобразователе напряжения постоянного тока делитель 7 напряжения (фиг.2) содержит последовательно соединенные счетчик-формирователь 12 длительности, третий перекидной ключ 13 и сглаживающий фильтр 14, причем вход счетчика 12 объединен с выходом управляемого генератора 1, неподвижные контакты третьего ключа 13 подключены соответственно к общей точке схемы и выходному выводу устройст ва, подвижный контакт ключа 13 соединен с входом сглаживающего фильтра

5

0

5

0

5

0

5

0

5

14, а выход его соединен с выходным выводом делителя 7.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

Перекидной ключ 2 и разделительный конденсатор 3 представляют собой мощный двухполупериодный модулятор (преобразователь постоянного напряжения в переменное прямоугольной формы),, Сигнал с выхода описанного модулятора поступает в первичную обмотку трансформатора 4 /фиго). Во вторичной обмотке его индуцируется напряжение той же формы, которое через конденсатор 5 и выпрямитель 6 поступает в нагрузкуо Часть выходного напряжения,, снимаемая с делителя 7, поступает на один из неподвижных контактов второго перекидного ключа 10, а на другой его неподвижный контакт подается напряжение опорного источника 9. На выходе ключа 10 формирует - ся сигнал, амплитуда (U) и фаза переменной составляющей которого определяется значением и знаком разности указанных напряжений, подаваемых на неподвижные контакты ключа 10 (фиг.З), Этот сигнал усиливается усилителем 11 переменного тока и поступает на вход управляемого генератора 1,

Второй конденсатор 5 выполняет в предлагаемом преобразователе роль регулирующего элемента Напряжение, поступающее на вход мостового выпрямителя 6, представляет собой разность выходного напряжения вторичной обмотки трансформатора 4 и напряжения на конденсаторе 55 величина которого определяется частотой выходного сигнала управляемого генератора .1„Входной сигнал последнего фо рмирз ется по фазе и амплитуде из разности двух напряжений : части выходного (с делителя 7) и опорного источника 9

(фиг.З). Причем фазировка ключа 10 выбирается так, что в системе осуществляется отрицательная обратная связь В этом случае изменение напряжения нагрузки ивык под действием каких-либо дестабилизирующих факторов

(например, изменение U ех или изменение Ки) приводит к такому изменению входного сигнала управляемого генератора 1, что напряжение на регулирующем конденсаторе 5, определяемое частотой сигнала, компенсирует изменение напряжения нагрузки.

Управляемый генератор 1 (фиг.4) работает следующим образом.

Если напряжение на выходе усилителя переменного тока равно нулю (U4 0) , то генератор I представляет собой обычный симметричный автоколебательный мультивибратор, частота следования импульсов которого определяется постоянной времени времяэа- дающей цепи R3 - С и напряжением делителя положительной обратной связи, образованного резистором R, (верхнее плечо) и К„ /I R. (нижнее

плечо). Временные диаграммы, поясняю- 15 шие работу управляемого генератора (в случае U „ 0), приведены на , где - выходное напряжение генератора 1, Uc - напряжение на

U ,А-Чан,. . , где , .

и ивых uma -Чг 1МС чг Делитель, выполненный таким образом, вместе с перекидным ключом 10 обеспечивают последовательное срав- 2о нение выходного напряжения делителя 7 и напряжения опорного источника 9. При большом петлевом коэффициенте усиления устройства разность () стремится к нулю, что соответствует усилителя 11 сигнал делителя UAEA яв- 25 работе последовательного сумматора

иЈ - конденсаторе С времязадающей цепи, а

«л IR..и 41 .

Аел R . +

U

R, + (R2 II R4) При наличии выходного напряжения

ляется выходным напряжением параллельного сумматора, образованного резисторами R,, R4, R(j. (R, R4 входы, R- - нагрузка). Поэтому изменяется по сравнению с рассмотренным 30 случаем, когда Uw 0, причем величина идед для обоих полупериодов ока- зьшается одинаковой (фиг,56), поскольку одновременно со сменой полярности U происходит изменение поляр- 35 ности и на входе R. сумматора Характер изменения Удед определяется фазой выходного напряжения усилителя 11 по отношению к напряжению При совпадении фаз Uf и напряжения уси- 40 лителя 11 (U( ) йдел возрастает (фиг.Зб), частота сигнала управляемого генератора 1 уменьшается, а при Несовпадении фаз U( и U (фиг,5в) U ла генератора 1 возрастает.

дел уменьшается, а частота сигна- 45

на бесконечно большую нагрузку В этом случае изменение резистора фильтра 14 не вызывает появления дополнительной составляющей погрешности стабилизатора. Изменение же параметров резистивного делителя, используемого в известном преобразователе, также как и элементов параллельного сумматора на входе усилителя постоянного тока приводит к образованию дополнительной нестабильности выходного напряжения.

Таким образом, в предлагаемом устройстве исключаются составляющие погрешности параллельного сумматора и делителя напряжения и составляющие, обусловленные наличием и дрейфом напряжения и тока смещения усилителя постоянного тока. Следовательно предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение качества стабилизации выходного напряжения.

Использование в предлагаемой структуре стабилизатора усилителя переменного тока позволяет исключить составляющие погрешности преобразования, обусловленные наличием и дрейфом напряжения и тока смещения усилителя постоянного тока

В предлагаемом преобразователе делитель 7 напряжения выполнен в виде последовательно соединенных счетчика-формирователя 12 длительности, третьего перекидного ключа 13 и филь

15346846

тра 14 (фиго2)о Такая реализация позволяет получить выходное напряжение делителя 7, как часть выходного на- 5 пряжения стабилизатора (Ubb,t). Например, при требуемом коэффициенте

деления (что соответствует

U

2Uftn )

ВЬ11Г счетчик-формирователь 12 представляет собой обычный триггер со счетным входом. Работу дели- теля поясняют приведенные временные диаграммы (фиг.6), где UA4. выходное напряжение делителя - определяется соотношением

U ,А-Чан,. . , где , .

и ивых uma -Чг 1МС чг Делитель, выполненный таким образом, вместе с перекидным ключом 10 обеспечивают последовательное срав- нение выходного напряжения делителя 7 и напряжения опорного источника 9. При большом петлевом коэффициенте усиления устройства разность () стремится к нулю, что соответствует работе последовательного сумматора

и ивых uma -Чг 1МС чг Делитель, выполненный таким образом, вместе с перекидным ключом 10 обеспечивают последовательное срав- о нение выходного напряжения делителя 7 и напряжения опорного источника 9. При большом петлевом коэффициенте усиления устройства разность () стремится к нулю, что соответствует 5 работе последовательного сумматора

0 5 0

5

o

5

на бесконечно большую нагрузку В этом случае изменение резистора фильтра 14 не вызывает появления дополнительной составляющей погрешности стабилизатора. Изменение же параметров резистивного делителя, используемого в известном преобразователе, также как и элементов параллельного сумматора на входе усилителя постоянного тока приводит к образованию дополнительной нестабильности выходного напряжения.

Таким образом, в предлагаемом устройстве исключаются составляющие погрешности параллельного сумматора и делителя напряжения и составляющие, обусловленные наличием и дрейфом напряжения и тока смещения усилителя постоянного тока. Следовательно предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение качества стабилизации выходного напряжения.

Формула изобретения

1. Стабилизирующий преобразователь напряжения постоянного тока, содержащий источник опорного напряжения, управляемый генератор, выход которого соединен с управляющим входом первого перекидного ключа, неподвижные контакты которого объединены соответственно с общей шиной и входным выводом устройства, а под

вижный контакт через первый конденсатор подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой объединен с общей шиной, вторичная обмотка трансформатора через второй конденсатор соединена с входными выводами мостового выпрямителя, выходные выводы которо- rb объединены соответственно с общей шиной и с выходным выводом, ко- тррый соединен с входом делителя на- пЬяжения, а через третий конденсатор подключен к общей шине, о т л и ч а- ю1 щ и и с я тем, что, с целью повышения качества стабилизации выходного напряжения, в него введены второй перекидной ключ и усилитель переменного тока, причем неподвижные контакты второго ключа соединены соответственно с выходным выводом делителя напряжения и источником опорного напряжения, а подвижный контакт через Усилитель переменного тока подключен к управляющему входу управляемого ге- итератора, выход которого соединен с управляющим входом второго перекидно- rb ключа.Л

О %

5

0

2.Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что управляемый генератор выполнен в виде симметричного автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе

с положительной обратной связью, выполненной на резистивном делителе и резисторе, один из выводов которого подключен к общей точке резистивного делителя положительной обратной связи, а второй вывод - к управляющему входу генератора.

3.Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что делитель напряжения содержит последовательно включенные счетчик-формирователь длительности, третий перекидной ключ и сглаживающий фильтр, причем вход счетчика объединен с выходом управляемого генератора, неподвижные контакты третьего ключа соединены соответственно с общей шиной и выходным выводом , а подвижный контакт через сглаживающий фильтр подключен к выходному выводу делителя.

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение качества стабилизации выходного напряжения. Устройство содержит включенные между входным выводом и первичной обмоткой трансформатора перекидной ключ и конденсатор, между вторичной обмоткой трансформатора и выходным выводом второй конденсатор и мостовой выпрямитель, а также третий конденсатор и делитель напряжения, подключенные к выходному выводу, источник опорного напряжения и управляемый генератор, выход которого соединен с управляющим входом ключа. Кроме того, имеются второй перекидной ключ, соединенный с делителем напряжения и источником опорного напряжения, и усилитель переменного тока, включенный между вторым ключом и управляющим входом управляемого генератора, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа. Управляемый генератор может быть выполнен в виде симметричного автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе с дополнительным резистором, включенным между общей точкой делителя положительной обратной связи и управляющим входом генератора. В устройстве исключаются составляющие погрешности параллельного сумматора, делителя напряжения и составляющие, обусловленные наличием и дрейфом напряжения и тока смещени

фиг.1 Отб /7J

фиг. 2

Фиг.6