Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M3/337 G05F1/56 

Изобретение относится к. электротехнике, в частности к устройствам преобразования энергии постоянного тока на входе в энергию постоянного тока на выходе.

Целью изобретения является расширение области применения и повышение надежности.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Стабилизирующий преобразователь содержит задающий генератор 1, через ши- ротно-импульсный модулятор 2, селекторы 3 и 4, предварительные усилители 5 и 6, усилитель 7 мощности, выпрямитель 8 и фильтр 9 подключенный к выходным выводам 10 и второму входу широтно-импульсного модулятора. Вход счетного триггера 11 подключен к выходу задающего генератора, а выходы - к вторым входам селекторов 3 и 4. Выход широтно-импульсного модулятора,

кроме того, через первый инвертор 12, логический элемент И 13, интегрирующую RC- цепь 14, резистор 15 подсоединен к первому входу компаратора 16, второй вход которого подключен к выходу источника 17 порогового напряжения, а выход - через второй инвертор 18 к третьим входам селекторов 3 и 4 и через диод 19 к первому входу компаратора.

На временных диаграммах (фиг. 2) изображены сигналы в следующих точках: а - выходные импульсы широтно-импульсного модулятора; б - выходные импульсы первого логического инвертора 12; в - выходные импульсы выпрямителя 8; г - выходные импульсы логического элемента И 13; g - импульсы на выходе интегрирующей RC-цепи 14; е - напряжение на выходе второго логического инвертора 18.

Работает преобразователь следующим образом.

О х| xl 00

-А

К

Задающий генератор 1 формирует на своем выходе импульсы, которые управляют работой широтно-импульсного модулятора 2 и изменяют состояние счетного триггера 11, с выхода которого снимаются прямоугольные импульсы с фазами 0 и 180°, чем обеспечивается разделение импульсов широтно-импульсного модулятора 2 на два канала селекторами 3 и 4. Импульсы широтно-импульсного модулятора, скважность которых меняется в зависимости от внешних дестабилизирующих факторов, с фазами 0 и 180° с выходов селекторов 3 и 4 поступают на входы предварительных усилителей 5 и 6. Предварительные усилители обеспечивают согласование выходных цепей селекторов 3 и 4 с низким входным сопротивлением транзисторов усилителя мощности 7 и обеспечивают гальваническую развязку входного питающего напряжения от выходных цепей преобразователя.

Двухтактный усилитель 7 мощности преобразует входные импульсы в двухпо- лярное напряжение, которое через силовой трансформатор, входящий в состав усилителя мощности, подается на выпрямитель 8.

Однополярные импульсы на выходе выпрямителя сглаживаются фильтром 9 и в виде постоянного напряжения поступают на выходные выводы 10 и второй вход широтно-импульсного модулятора. Стабилизация выходного напряжения обеспечивается путем изменения скважности широтно-мо- дулированных импульсов. Если, к примеру, выходное напряжение преобразователя под воздействием дестабилизирующих факторов увеличилось, то повышенная величина выходного напряжения поступает на второй вход широтно-импульсного модулятора. Следящая система широтно-импульсного модулятора уменьшает длительность выходных импульсов, чем обеспечивается возврат выходного напряжения преобразователя к номинальному значению.

При исправном состоянии транзисторов усилителя 7 мощности (импульсные напряжения изображены на временных диаграммах в интервале времени t0-ti) длительность импульсов на выходе выпрямителя 8 равна или, за счет конечного времени рассасывания носителей в базовой и коллекторной цепях транзисторов усилителя мощности, немного превышает (на величину A t) длительность импульсов на выходе широтно-импульсного модулятора. При этом на выходе логического элемента И формируются импульсы большой скважности длительностью, равной времени рассасывания носителей. Из-за малой длительности указанных импульсов на выходе интегрирующей RCцепи 14 амплитуда импульсов мала и ее величина не превышает величины порогового напряжения. Компаратор 16 находится в исходном состоянии, т.е. на его выходе присутствует сигнал логического нуля, который задает на выходе инвертора 18 сигнал логической единицы, открывающий селекторы 3 и 4 по третьим входам. Диод 19 находится в запертом состоянии.

0 Предположим, в момент времени ц произошел отказ одного из транзисторов усилителя мощности, например, в связи с тепловым пробоем или из-за возникновения экстратоков. Транзистор при этом становит5 ся неуправляемым и по окончании управляющего импульса остается в открытом состоянии. Длительность импульса на выходе выпрямителя значительно превышает длительность управляющего импульса (дли0 тельность импульса широтно-импульсного модулятора), амплитуда выходного импульсного напряжения интегрирующей цепи становится больше порогового напряжения, которое показано на фиг. 2д пункти5 ром, и компаратор 16 переключается в другое состояние, при котором на его выходе формируется сигнал логической единицы. Селекторы 3 и 4 запираются сигналом логического нуля с выхода инвертора 18.

0 Устойчивое состояние компаратора во втором состоянии поддерживается за счет положительной обратной связи через диод 19. Преобразователь выключается, что исключает аварийные ситуации в преобразовате5 ле.

Изобретение- позволяет исключить вы- ход из строя всех транзисторов усилителя

мощности в случае отказа одного из них.

Особенно это существенно в мощных (с вы0 ходной мощностью в КВт и более) источниках питания, где применяется большое количество параллельно включенных транзисторов, так как отказ не приобретает лавинообразного характера, что повышает

5 надежность работы схемы.

Формула изобретения Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий генератор, выходом соединенный с

0 входом счетного триггера, выходы которого подключены к первым входам соответственно первого и второго селекторов, двухтакт- ный усилитель мощности, входом подключенный к входным выводам, а выхо5 дом через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр - к выходным выводам, первый логический инвертор и компаратор, первый вход которого подключен к источнику порогового напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения

области применения и повышения надежности, в него введены широтно-импульсный модулятор, второй логический инвертор, два усилителя элемент И, интегрирующая RC-цепь, резистор и диод, причем задающий вход широтно-импульсного модулятора соединен с выходом задающего генератора, выход - с вторыми входами первого и второго селекторов и входом первого логического инвертора, а управляющий вход широтно-импульсного модулятора подключен к выходу фильтра, выход первого логического инвертора соединен с первым входом элемента И, второй вход

0

которого подключен к выходу выпрямителя, а выход через интегрирующую цепь соединен с общей шиной, при этом точка соединения резистора и конденсатора интегрирующей RC-цепи через резистор соединена с вторым входом компаратора, выход которого через второй логический инвертор подключен к третьим входам первого и второго селекторов, выходы которых через соответствующие усилители соединены с управляющими входами двухтактного усилителя мощности, а между выходом компаратора и его вторым входом включен диод в прямом направлении.

Изобретение относится к вторичным источникам питания различной аппаратуры. Целью изобретения является расширение области применения и повышение надежности. Стабилизация выходного напряжения обеспечивается с помощью следящей системы, изменяющей длительность импульсов широтно-импульсного модулятора 2. При выходе из строя одного из транзисторов усилителя 7 мощности напряжение с выхода интегрирующей RC-цепи 14 становится больше порогового напряжения источника 17 и компаратор 16 переключается в другое состояние. Селекторы 3 и 4 запираются сигналом с выхода инвертора 18. Преобразователь выключается, что исключает аварийные ситуации в нем. 2 ил.