Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1990 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротех нике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при создании вторичных источни- ков электропитания аппаратуры различ- ного назначения

Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения путем увеличения точности вольт-секундного :выравнивания полупериодов при одно- временном увеличении устойчивости

На чертеже представлена схема стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор состоит из силового блока 1, выполненного на базе инвертора с ключевыми элементами 2 и 3 :и выходным трансформатором 4, вторичная обмотка 5 которого подключена к выпрямителю с фильтром 6, выходом подключенного к вьшодам 7 для подсоеди нения нагрузки. Первичная обмотка 8 выходного трансформатора включена между выходами 9 и 10 ключевых эле- ментов 2 и 3. а ее средняя точка 11 соединена с одним из полюсов 12 , первичного источника напряжения, второй полюс 13 которого соединен с входами 14 и 15 ключевых элементов 2 и 3. Управляющий блок 16, входящий в состав стабилизатора напряжения, состоит из задающего генератора 17. выход которого соединение входом счетного триггера 18, выходами подключенного к первым входам первого 19 и второго 20 логических элементов И, выходы которых соединены с управляющими входами 21 и 22 ключевых элементов 2 и 3. Блок 23 регулятора напряжения с вольт-секундным вьфавнивани- ем, входящий в состав стабилизатора постоянного напряжения состоит из двух модуляторов 24 и 25 длительности импульсов и двух делителей напря5

0

5

0

5

0

5

0

5

жения, каждый из которых состоит из резисторов 26, 27 и 28, 29, точки соединения которых соединены с первыми входами модуляторов 24 и 25 длительности импульсов. Выводы резисторов 26 и 28 соединены между собой и с выходом усилителя 30 сигнала ошибки, одним из входов подключенного к одному из выводов 7 для подключения нагрузки, а другим входом подключенного к выходу источника 31 опорного напряжения. Вторые входы модуляторов 24,25 длительности импульсов соединены с выходом задающего генератора 17, а их выходы соединены с вторыми входами логических элементов И 20 . и 19 соответственно.

Кроме того, стабилизатор постоянного напряжения содержит два логических элемента ИЛИ-НЕ 32 и 33, два логических элемента ИЛИ 34 и 35, четыре аналоговых ключа 36 - 39, четыре фильтра 40 - 43 нижних частот и два инвертирующих усилителя 44, 45. К средним ТОЧКЙ.М делителей напряжения дополнительно подключено по одному резистору 46 и 47. Выходы 9 и 10 ключевых элементов 2 и 3 соединены с входами аналоговых ключей 38 и 39 и с первыми входами логических элементов ИЛИ-НЕ 32 и 33 соответственно. Вторые входы логических элементов ИЛИ-НЕ 32 и 33, а также первые входы логических элементов ИЛИ 34 и

35соединены с управляющими входами 21 и 22 ключевых элементов 2 и 3 соответственно. Вторые входы логических элементов ИЛИ 34 и 35 соединены с выходами логических элементов ИЛИ-НЕ 32 и 33 и с управляющими входами аналоговых ключей 36 и 37 соответственно. Входы аналоговых ключей

36и 37 соединены со средней точкой 11 первичной обмотки 8 выходного

s

грП1К ()11;)М,тг с па . I (..ixo;U i лш-цческих ).е. 1U1H ЗА и 35 соединены с уиравляю1 1ими входами аналоговых кпю- чей 38 и 39 соответственно. Выходы аналоговых ключей 36 - 39 соединены с входами фильтров 42-41 нижних частот соответственно. Выходы фильтров 40 и 41 нижних частот соединены с входами инвертирующих делителей 44 и 45 соответственно. Выходы фильтров 42 и 43 нижних частот соединены с выводами резисторов 46 и 47 соответственно Выходы инвертирующих делителей 44 и 45 соединены с выводами резисторов 27 и 29 соответственно.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следуюищм образом.

При взшючении стабршизатора импульсы с удвоенной частотой преобразования с задающего генератора 17 поступают на счетный вход триггера 18 и на вторые входы модуляторов 24 и 25 длительности импульсов. С выходов триггера 18 прямоугольные симметричные импульсы поступают на первые входы элементов И 19, 20, которые управляют ключевыми элементами 2 и 3. Выходное напряжение стабилизатора сравнивается с опорным с выхода источника 31 опорного напряжения и усиливается усилителем 30 сигнала ошибки. Усиленный сигнал ошибки поступает в точку соединения резисторов 26 и 28. Сигналы с управляющего входа 21(22) и выхода 9(10) ключевого элемента 2(3) подаются на входы элемента ИЛИ-НЕ 32 (33) S который формирует сигнал, по длительности равный времени задержки ключевого элемента 2(3). С выхода элемента ИЛИ-НЕ 32 (33) этот сигнал поступает на управляюпщй вход аналогового ключа 36 (37), на вход которого подается напряжение первичного источника с полюса 12, На выходе аналогового ключа 36 (37) формируется после- доватепьность импульсов, вольт-секундная площадь каждого из которых равна вольт- секундной площади, прило- .женной к полуобмотке первичной обмотк 8 трансформатора 4 за время задержки ключевого элемента 2(3). С выхода аналогового ключа 36 (37) последовательность импульсов подается на вход фильтра 42 (43) нижних частот., Б котором происходит выделение постоянной составляющей, значение ко- орой пропорционально вольт-секундной площади j, приложенной к полуобмот

иО ьЧ

КС первичной nC MoiKH 8 j-pnH :il ip b4ro- ра 4 за время задержки Kjuo4(nor(j элемеига 2 (ГО. С выходя фи;-,ьгрл 42

(43) нижних aCTOT ЗГОТ ПОД,1еТся на резистор 46 (47). Элемент ИШ 34 ( 35), на входы которого по - даются сигнал с управляющего Влода 21 (22) ключевого элемента 2 (3) к

Q сигнал с выхода элемента 32 (33) . форьшрует импульсы, рапь ые по длительности сумме /шительносте управляющего импульса и времени задержки ключевого злрмгнта 2 (3).

J5 Эти импульсы подаются на управляющий вход аналогового ключа 38 (39). На выходе аналогового ключа 38 (39) формируется последовательность импульсов, вольт-секундная площадь KaTjgL o20 го VI3 которых равна вольт-секундной пло1цади прямого паддения напряжения на ключевом элементе 2 (3) за все время его открытого состояния (с учетом времени задержки). С выхода аналого25 вого ключа 38 (39) последовательность импульсов поступает на вход фильтра 40 (41) нижних частот, в котором происходит выделение постоянной составляющей, значение которой пропор30 ционально вольт-секундной площади прямого падания напряжения на ключевом элементе 2 (3) за все время его открытого состояния, С выхода фи.пьтра 40 (41) нижних частот сигнал подается на вход инвертирующего усилителк 44 (45). Сигнал, по абсолютному 3H. j- чению пропорциональный вольт-секундной площади прямого паде({ия напряжения на ключевом элементе 2 (3) за

4Q все время его открытого состояния

(но знак его изменен на противоположный ), подается на резистор 27 (29).

Резисторы 26, 27, 46 (28, 29, 47) подключенные к второму входу модуля45 тора 24 (25) длительности импульсов, совместно с последним образуют матор аналоговых сигналов, з котором происходит алгебраичес ;ое c,миpoвa- ние сигнала ошибки, сигнала, пропор50 ционального вольт-секундной Г1лощади, приложенной- к первичной обмотка 8 трансформатора 4 за время задержки ключевого элемента 2 (3) бег учета прямого падения напряжения Tia нем, и

55 сигнала, пропорционального вольт-секундной площади прямого падения напряжения на ключевом ri.e ipirre 2(3) с обратным знаком. Таким оОрззом, модулятор 24 (25) дпита-п.нос i и импуль35

сов вырабатывает импульсы, длительность которых пропорциональна алгеб- раической с умые указанн1,1х выше сигналов.

Модулятор 24 длительности импульсов через элемент И 20 управляет ключевым элементом 3, а модулятор 25 длительности импульсов через элемент И 19 - ключевым элементом 2, в резул

1:тате чего происходит вольт-секунд нее выравнивание.

Возможность осуществления вольт- секундного вьшавнивания без наличия замкнутой цепи отрицательной обрат- ной связи позволяет значительно повысить точность выравнивания, не опасаясь возникновения самовозбуждения. Кроме того, осуществление вольт-секундного выравнивания без использова - ния датчика тока, выполненного на основе многообмоточного трансформатора, позволяет выполнить практически весь стабилизатор, за исключением - выходного трансформатора, в интег- ральном исполнении. Одновременно с этим исключение электромагнитного элемента участвующего в процессе регулирования, в, значительной мере снимает ограничения по увеличению частоты преобразования. Все отмеченное позволяет улучшить качество выходного напряжения, уменьшить массо объемные показатели и упростить ста- билизатор постоянного напряжения.

Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой блок, выполненный на базе инвертора с первым и - вторым ключевыми.элементами и выходным трансформатором, вторичная об - мотка которого подключена к вьтрямите лю с фильтром, выходом подсоединенным к выводам для подключения нагруз- ки, первичная обмотка выходного трансформатора включена между выходами ключевых элементов, а ее средняя точка, соединен-а. с одним из полюсов первичного источника напряжения, второй полюс которого соединен с входами ключевых элементов, управляклций блок, состоящий из задающего генератора, выход которого соединен с входом счетного триггера, выходами подключенного к первым входам первого и второго логических элементов И, выход которых соединены с управляющими вхо- л,ами соответственно первого и второго

ключевых з:г(.)н, и бпок регулятора напряжения с иольт-пекундпЕам выравниванием, состоящий из первого и второго модуляторов душтельности импульсов и первого и второго делителей напряжения из двух -резисторов каз5(р,ый. средние точки которых соединены с первыми входами соответственно -первого и второго модуляторов длительности импульсов, а выводы одного из резисторов первого и второго делителей напряжения соединены между собой н с выходом усилителя сигнала ошибки, одним входом подкгшченного к одному из выводов для подключения нагрузки, а вторым входом - к выходу источника опорного напряжения, вторые входы первого и второго Модуляторов длительности импульсов соединены с выходом задающего генератора, а их выходы соединены с вторыми входами соответственно второго и первого логических элементов И, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения путем увеличения точности вольт-секундного выравнивания полуперй одов при одновременном увеличении устойчивости, в него введены два логических элемента ИЛИ-НЕ, два логических элемента ИЛИ, четьфе аналоговых ключа, четыре фильтра нижних частот, два инвертирующих усилителя, а к средним точкам делителей напряжения подключены дополнительно по одному резистору, выходы первого и второго ключевых элементов соединены с входами соответственно первого и второго аналоговых ключей и первыми входами соответственно первого и второго логических элементов ИЛИ-НЕ, вторые входы которых, а также первые входы первого и второго логических элементов ИЛИ соединены с управляющими входами соответственно первого и второго ключевых элементов, вторые входы первого и второго логических элементов ШШ соединены с выходами соответственно первого и второго логических элементов ИЛИ-НЕ и с управляю1цими входами соответственно третьего и четвертого аналоговых ключей, которых соединены со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора, выходы первого и второго логических элементов ИЛИ соединены с управляющими входами соответственно первого и второго аналоговых ключей, выходы леового, второго, третьего и четверто 161055810

го ан члоговых ключей соединены с йхо-вторых резисторов соответственно

дами соответственно первого, второго,первого и второго делителей напряжетретьего и четвертого фильтров нижнихнил, а вьосоды третьего и четвертого

частот, выходь, первого и второгоф,„ьтров нижних частот соедш.еГс

Фильтров нижних частот соединены с , введенных третьих рёзистовходами соответственно первого и вто-ров соответственно первого и второрого инвертируюпщх усилителей, делителей напряжения, ходы которых соединены с выводами

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании вторичных источников электропитания. Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения путем увеличения точности вольт-секундного выравнивания полупериодов при одновременном увеличении устойчивости. Стабилизатор содержит ключевые элементы 2,3 с выходным трансформатором 4, управляющий блок 16, блок 23 регулятора напряжения с вольт-секундным выравниванием, логические элементы 32-39. В состав блока 23 входят модуляторы 24,25 длительности импульсов, на одном из входов которого осуществляется алгебраическое суммирование сигнала ошибки, сигнала, пропорционально вольт-секундной площади напряжения на первичной обмотке трансформатора 4 за время задержки ключевого элемента 2 (3) без учета прямого падения напряжения на нем, и сигнала, пропорционального вольт-секундной площади прямого падения напряжения на элементе (3) с обратным знаком. 1 ил.