Стабилизированный транзисторный конвертор Советский патент 1990 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротех нике, в частности к преобразователь- ной технике, и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения защиты, инвариантной к величине входного и выходного напряжений, по току нагрузки.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - осциллограммыг поясняющие его работу.

Схема содержит транзисторный инвертор 1, выходной трансформатор 2, выпрямитель 3, 4, дополнительная вторичная обмотка 5 выходного трансформатора, дополнительный выпрямитель 6, дополнительный фильтр 7, блок 8 широтно-импульсной модуляции (ШИМ), ключевой прерыватель 9, дифференциальный усилитель 10, регулируемые преобразователи 11 и 12, компаратор 13 напряжения.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения : и„ - напряжение источника питания; Uon - опорное напряжение; RH - сопротивление нагрузки; 1а - ток диода выпрямителя; Ua - напряжение на диоде выпрямителя; ta - длительность импульса регулирования.

Стабилизированный транзисторный конвертор содержит транзисторный инвертор 1 с выходным трансформатором 2, основная вторичная обмотка которого через выпрямитель 3 и фильтр 4 подключена к выводам для подключения нагрузки, а его дополнительная вторич

5

0

0

5

0

5

0

5

ная обмотка 5 соединена с дополнительным выпрямителем 6 и дополнительным фильтром 7, управляющий вход инвертора 1 связан с прямым входом блока ШИМ 8 через ключевой прерыватель 9, причем вход блока ШИМ 8 подключен к нагрузке, и дифференциальный усилитель 10. Кроме того, устройство содержит два регулируемых преобразователя 11, 12, управляющие входы которых соединены с инверсным выходом блока ШИМ 8, а их выходные зажимы подключены к входам дифференциального усилителя 10, выход которого соединен с первым входом компаратора напряжения 13, второй вход которого является входом опорного напряжения UOTI , а его выход соединен с управляющим входом ключевого прерывателя 9. Входные зажимы регулируемого преобразователя 11 подключены к выходу дополнительного фильтра 7, а регулируемого преобразователя 12 - к выводам для подключения нагрузки.

Устройство работает следующим образом.

После включения постоянное напряжение источника питания Un поступает на вход транзисторного инвертора 1, преобразуется в переменное импульсное напряжение высокой частоты и через трансформатор 2 поступает на вход выпрямителя 3, с выхода которого выпрямленное напряжение через фильтр 4 поступает в нагрузку. Стабилизация (регулирование) выходного напряжения осуществляется путем изменения относительной длительности импульсов управления Ј t«./Tp (To - период ре515611

гулирования) по цепи обратной связи в блоке ШИМ 8. Импульсы управления поступают на управляющий вход транзисторного инвертора 1 через ключевой преры- ,- ватель 9, управление которым осуществляется от компаратора 13 напряжения. Датчиком тока в данном устройстве является внутреннее сопротивление вторичной цепи конвертора. Изменение падения 1 о напряжения на этом датчике, вызванное изменением тока нагрузки, снимается с дополнительной вторичной обмотки 5 и через дополнительный выпрямитель 6 и дополнительный фильтр 7 поступает 15 на входные зажимы регулируемого преобразователя 11. На входные зажимы регулируемого преобразователя 12 подается постоянное выходное напряжение конвертора с выхода фильтра 4. Выход;- 20 ные напряжения регулируемых преобразователей 11, 12, регулировочная характеристика которых обратна характеристике силового регулятора, поступают на входы дифференциального усилите- 25 ля 10, с выхода.которого усиленный разностный сигнал поступает на вход компаратора 13 напряжения, где сравнивается с опорньгм напряжением Uon . При превышении разностного сигнала с 30 выхода дифференциального усилителя 10 опорного напряжения 1ТОГ,, происходит переключение компаратора напряжения 13 и ключевого прерывателя 9. Импульсы управления прекращают поступать на уп- 35 равляющий вход транзисторного инвертора 1, преобразование энергии прекращается, выходное напряжение на нагрузке уменьшается и, следовательно, уменьшается ток нагрузки. Уменьшение тока 40 нагрузки приводит к уменьшению падения напряжения на внутреннем сопротивлении конвертора и уменьшению разностного сигнала на выходе дифференциального усилителя 10. Компаратор 13 вновь пе- 45 реключается и включает ключевой прерыватель 9. Импульсы управления вновь поступают на управляющий вход транзисторного инвертора 1 и, если перегрузка по току не устранена, описанный цикл 50 повторяется. Порог срабатывания компаратора 13 и, следовательно, защиты определяется величиной опорного.напряжения Uori. Таким образом, при перегрузке по току нагрузки конвертор перехо- 55 дит в режим стабилизации тока нагрузки, величина которого определяется порогом срабатывания компаратора 13.

73

Изменение напряжения на выходе дополнительного фильтра 7 будет пропорционально изменению падения напряжения на внутреннем сопротивлении вторичной цепи конвертора. Однако в стабилизированном конверторе с дросселем на выходе падение напряжения на внутреннем сопротивлении вторичной цепи за период регулирования Тр Т/2 не остается постоянным. Это связано с тем, что во время импульса (на выходе трансформатора) ток нагрузки течет через одно плечо выпрямителя, а во время паузы - через оба плеча, т.е. ток диода во время паузы в 2 раза меньше, чем во время импульса. Следовательно среднее значение падения напряжения на внутреннем сопротивлении вторичной цепи конвертора с дросселем на выходе зависит от относительной длительности импульсов управления ) и от величины входного и выходного напряжения, так как регулировка (стабилизация) выходного напряжения осуществляется изменением относительной длительности импульсов управления о .

На фиг. 2 представлены осцилограм- мы токов и напряжении диодов выпрямителя при различных значениях относительной длительности импульсов управления . Для исключения зависимости падения напряжения на датчике тока от относительной длительности импульсов управления, т.е. от величины входного и выходного напряжений ис- потьзуются регулируемые преобразователи 11, 12. Они имеют регулировочные характеристики обратно пропорциональные регулировочной характеристике ершового регулируемого преобразователя . Управление регулируемыми преобразователями осуществляется с инверсного выхода блока ШИМ 8.

Таким образом, введение компаратора 13 напряжения и регулируемых преобразователей 11, 12 в стабилизированный транзисторный конвертор позволило расширить его фукциональные возможности, а именно обеспечить защиту, инвариантную к величине входного и выходного напряжения, по току нагрузки. Формула изобретения

1, Стабилизированный транзисторный конвертор, содержащий силовой регулируемый преобразователь, состоящий из транзисторного инвертора с выходным трансформатором, основная вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к выводам для подключения нагрузки, а его дополнительная вторичная обмотка соединена с каскадно включенными дополнительным выпрямителем и дополнительным фильт- ром, широтно-импульсный модулятор (ШИМ), ключевой прерыватель и диффе- i ренциальный усилитель, причем управ- 1 ляющий вход инвертора связан с прямым выходом ШИМ через ключевой пре- рыватель, а вход ШИМ подключен к вывода I для подключения нагрузки, отлича | щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения защиты, инвариантной к величине входного и выходного напржений, по току нагрузки, в него введены компаратор напряжения и два регулируемых преобразователя, управляю™ щие входы которых соединены с инверсным выходом ШИМ, а их выходные зйжи- мы подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с первым входом компаратора напряжения, второй вход которого является входом опорного напряжения, а его выход соединен с управляющим входом ключевого прерывателя, входные зажимы одного регулируемого преобразователя подключены к выходу дополнительного фильтра, а второго - к выводам для подключения нагрузки.

2. Конвертор по п. 1, отличающийся тем, что регулируемые преобразователи выполнены по схеме преобразователя, регулировочная характеристика которого обратно пропорциональна регулировочной характеристике силового регулируемого преобразователя.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения защиты, инвариантной к величине входного и выходного напряжений, по току нагрузки. Изобретение содержит силовой регулируемый преобразователь, состоящий из транзисторного инвертора 1 с выходным трансформатором 2, основную вторичную обмотку, выпрямитель 3 и фильтр 4. Дополнительная обмотка 5 через дополнительные выпрямитель 6 и фильтр 7 подключена к входу одного регулируемого преобразователя 11. Вход регулируемого преобразователя 12 подключен к выходу устройства, а выходы подключены к входам дифференциального усилителя 10. Широтно-импульсный модулятор 8 через ключевой прерыватель 9 подключен к транзисторному инвертору 1, а ключевой прерыватель 9 управляется с выхода дифференциального усилителя 10 через компаратор 13. При превышении разностного сигнала с выхода дифференциального усилителя 10 опорного напряжения при повышении выходного тока происходит переключение компаратора 13 и прерывателя 9, что прекращает импульсы управления на входе инвертора, при этом ток нагрузки уменьшается, что обеспечивает защиту устройства по току нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Я

Г/2

Т t

JV

Фиг. 2