Стабилизирующий преобразователь напряжения с защитой Советский патент 1991 года по МПК G05F1/573 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения - повышение КПД, улучшение точности стабилизации и качества переходных процессов при одновременном упрощении.

На чертеже приведена схема преобразователя.

Стабилизирующий преобразователь напряжения с защитой содержит последовательно соединенные первичную обмотку накопительного дросселя 1, магнитный транзисторный ключ регулирующего элемента 2 и датчик 3 тока, подключенный к входным выводам, регулирующий элемент 2 пусковой обмотки 4 трансформатора тока подключен через последовательно соединенные первые резистор 5 и диод 6 к выходу блока 7 вспомогательного напряжения и к коллектору транзистора 8 усилителя мощности, эмиттер которого через цепь 9 смещения соединен с общей шиной, а база через второй

О

со

Ю Ю Ю

о

резистор 10 с выходом блока 7 вспомога тельного напряжения, отключающая и раз ма гничива ющая обмотки 11 и 1 трансформатора тока соединены мог.ледо вательно и подключены одним выводом че рез второй диод 13 к общей тине, другим к выходу порогового элемента 14, а гочка их соединения через последовательно соеди ненные четвертый диод 15 и третий рези стор 16 подкпючена к выходу блока 7 вспомогательного напряжения, база тран зистора 8 усилителя мощности через третий диод 17 соединена с выходом порогового элемента 14, неинвертирующий вход кото рого соединен с выходом второго делителя 18 напряжения, эашунтированного стабилитроном 19, который одним электродом подключен к общей шине, а другим через первый делитель 20 напряжения к выходу блока 7 вспомогательного напряжения, инвертирующий вход порогового элемента 14 соединен с первым выходом второго делителя 21 напряжения с двумя выходами генерато ра 22 пилообразного напряжения,выполненного наоднопереходном транзисторе 23. одна база которого подключена к общей шине, другая база через четвертый резистор 24 соединена с входным выводом, а эмиттер подключен соответственно через пятый резистор 25 к входному выводу и к общей шине через кон денсатор 26 времязадающей цепочки, который зашунтирован делителем 21 второй выход которого соединен с коллектором тран эистора 27 усилителя обратной связи, тмит тер которого подключен к выходу источника 28 опорного напряжения на резисторе и стабилитроне, а база соединена с выходом первого делителя 20 напряжения, неинверти- рующий вход порогового элемента 14 зяшун тирован корректирующим конденсатором 30 и через корректирующий резистор 29 под ключен к соответствующему выводу дополни тельной обмотки накопительного дроггепч блока 7 вспомогательного напряжения пы полненного на выпрямительном диод и корректирующих резисторе 29 и конденсчторо 30. выход блока 7 соединен с выходом блока 31 включения, включенного между входным выводом и общей шиной, выход датчика 3 тока подключен к эмиттерному переходу транзистора 32 защиты, коллектор коюрого подключен к неинвертирующему входу по рогового элемента 14. и выходные обмогки накопительного дросселя 1 с выпрчмтемч ми и фильтрами 33. 34

Стабилизирующий преобра Ш.ПР лт работает следующим образом.

При подаче входног о напряч ени-i чрро i блок 31 включения, выполненный на iMip. рывном стабилизаторе напрч1+ ни-1 годч

ется питание в блок управления Генератор 22 пилообразного напряжения на однопереходном транзисторе 23 начинает вырабатывать пилообразный CHI нал, подаваемый с

делителя 21 напряжения на инвертирующий вход порогового элемента 14 На неинвертирующий вход порогового элемента 14 приходит опорный сигнал с делителя 18. При значении пилообразного сигнала с де

0 лителя 21 меньше опорного, на выходе порогового элемента 14 присутствует высокий потенциал, т.е. выходной транзистор порогового элемента 14 закрыт. Через резистор 10 открывается транзистор 8 и подключает

5 пусковую обмотку 4 к источнику питания. Под действием положительной обратной связи магнитно-транзисторный ключ регулирующего элемента 2 включается. Происходит накопление энергии в дросселе 1.При

0 превышении пилообразного напряжения опорного напряжения выходной транзистор порогового элемента 14 открывается. При этом транзистор 8 выключается под действием запирающего напряжения на цепи 9

5 смещения, которая может быть выполнена на диодах или стабилитроне. Одновременно последовательно соединенные отключающая 11 и размагничивающая 12 обмотки закорачиваются, что приводит к выключению

0 магнитно-транзисторного ключа регулирующего элемента 2. В дальнейшем через резистор 16 и диод 15 происходит перемагничивание сердечника трансформатора тока. Энергия, накопленная в дросг селе 1. начинает передаваться в нагрузку и через блок 7 вспомогательного напряжения поступает на питание блока управления.

До выхода преобразователя на номинальный режим блок управления получает

0 от блока 31 питающее напряжение, которое несколько меньше номинального выходного напряжения блока 7 вспомогательного напряжения На этом этапе напряжение. снимаемое с делителя 20, который одновре5 менно является ограничительным элементом опорного стабилитрона 19. меньше выходного напряжения источника 28. Транзистор 27 усилителя обратной связи закрыт и не оказывает влияния на делитель 21 на0 пряжения генератора 22 пилообразного на- прчженич I а пом этапе преобразователь работает с максимальным коэффициентом заполнения, который определяется величиной выходною сигнал; с делителя 18. амп1 lunv. vin пилообразно о напряжения на юндеиг;нг ро 2Ь и гоотношением плеч де- .ние/ я V 1 Причем на этапе включения, так кж и в номинальном режиме, частота гм рртюра , 2 еглаогг.я неизменной, а амп- н и .,t Н.НЧН.ЖПНИЧ нл конденсаторе 26 пропорциональна входному напряжению Га ким образом, уже на этапе включения нрпи ходит регулирование дл и , ел ьннс i и открытого состояния регулирующею элемен та 2. При выходе преобразователя на номинальный режим выходное напряжение блока

7вспомогательного напряжения превысит выходное напряжение блока 31 включения который отключается либо сам. либо под действием запирающего напряжения что зависит от варианта его построения Пол действием выходного напряжения блока 7 вспомогательного напряжения, которое #р стко связано с выходными напряжениями, через обмотки накопительного дросселя 1 выходной сигнал с делителя 2i; становится достаточным для включения работу усипи теля тока на транзистор Л

При увеличении выходного напряжения под действием любого из .р.рстябилизиру п щих факторов увеличивается выходное л пряжение блока 7 вспомогательного напряжения. Это изменение усиливается на пассивном усилителе образованном ста билитроном 19 и делителем 20,и далее уси ливается транзистором 27 Выходной ток транзистора 27 приводит к i овышению пп тенциала на нижнем плече делителя 21 а следовательно, и на выходе д- л и тел ч 1 где по существу происходит сложение пилооб разного сигнала и сигнала гонга ной связи

8рассмотренном режимр г - ;оты гтг.пилп зацию выходного напряжен-/ -. i,Vn, я ет не только цепь отрицательней сб.эч -чг - связи, но и цепь воздействия г,о в/пи , возмущению за счет изменения эг.г.ли. /,т пилы, пропорциональной входному чачря жению, что улучшает точность стй г/н-пз ции. Построение цепи входного воздействия на генераторе с однопереходным транзисто ром, обладающего стабильной чястотои вне зависимости от питающего напряжения по зволяет упростить схему При запуске и в номинальном режиме обеспечение угтоичи- вости и повышение качеств } переходных процессов обеспечивается корректирую щей цепью на резисторе 29 и конденсаторе 30. Эта интегрирующая цепочка выделяет по сути дела пульсацию тока накопительно го дросселя 1 Пульсация дросселя 1 складывается с опорным напряжением делителя 18. Причем производные или наклоны пилообразного напряжения и пульсации выхода корректирующей цепи противоположны.

При резком нарастании тока дросселя например при скачке входного напряжения увеличивается скорость изменения корректирующего сигнала Он быстрее достигает значения пилообразного сигн-эла тем са

мым время импульса уменьшается При гимном увеличении тока выше заданного iHI нал с датчика 3 тока приоткрывает ранчистор 32 который воздействует на не- 5 инвертирующий вход порогового элемента 14 понижая потенциал на этом входе и тем самым уменьшая длительность импульса от- рьглю состояния регулирующего элемента

10В -этом режиме преобразователь из режима стабилизации выходного напряжения плавно переходит в режим стабилизации тика или потребляемой мощности При резким увеличении тока нагрузки или провале 5 и входного напряжения блок управления вырабатывает максимальный коэффициент за- ПОТНРЦИЯ или время импульса Резко возрастает ток регулирующего элемента 2. Сигналом с датчика 3 тока транзистор 32 0 насыщается что приводит к резкому разряду конденса гора 30 Длительность импульса ограничивается минимальным значением, определяемым временем задержки на вы- слючемие регулирующего элемента 2. на- 5 пример временем рассасывания и т.д. Поскольку при срэРлгычании транзистора 32 конденглтпр 30 практически полностью разряжается то скорость его промежуточного определи члкон изменения 0 длительно,ги ь-мп льсоч от минимального до } оминать Hit о при НРТИИ перегрузки мог/ г дующий прп|1,есл восстановления вы- .кого - ;зип-1 гниг но, i апериодический оракч р без г ерерл1 лчроваиия

Таким lOpasoN1 повышается точность i . збилизации г ячество переходных гзро- цетое и надежность при одновременном v npou H n; конструкции

Формула изобретения 0Стабилизирующий преобразователь напряжения с защитой содержащий включенные между входным выводом и общей шиной последовательно соединенные первичную обмотку накопительного дросселя, 5 регулирующий элемент и датчик тока, усилитель мощности на транзисторе, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, пороговый элемент, выход которого соединен с входом 0 усилителя мощности генератор пилообразного напряжения, подключенный выходом к инвертирующему входу порогового элемента усилитель обратной связи источник опорного напряжения, выход которого сое- 5 динен с одним из входов усилителя обратной связи другим входом подключенного к выходу первого делителя напряжения, транзистор защиты, эмиттерным переходом подключенный к выходу датчика тока, блок вспомогательного напряжения на дополнительной обмотке накопительного дросселя, выпрямительном диоде и корректирующих резисторе и конденсаторе и блок включения, вход которого включен между входным выводом и общей шиной, а выход подключен к выходу блока вспомогательного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, точности стабилизации и улучшения качества переходных процессов при одновременном упрощении,в него введены четыре диода, три резистора, второй делитель напряжения и цепь смещения, включенная между эмиттером транзистора усилителя мощности и общей шиной, причем регулирующий элемент выполнен на магнитно-транзисторном ключе, пусковая обмотка трансформатора тока которого одним выводом подключена через последовательно соединенные первый резистор и первый диод к выходу блока вспомогательного напряжения, а другим выводом, использованным в качестве управляющего входа регулирующего элемента, - непосредственно к выходу усилителя мощности, в качестве которого использован коллектор его транзистора, база которого через второй резистор соединена с выходом блока вспомогательного напряжения, последовательно соединенные отключающая и размагничивающая обмотки трансформатора тока регулирующего элемента одним свободным выводом подключены через второй диод к общей шине, другим свободным выводом через третий диод - к базе транзистора усилителя мощности, непосредственно - к выходу порогового элемента, а точкой соединения указанные обмотки через последовательно соединенные третий резистор и четвертый диод подключены к выходу блока вспомогательного напряжения, при этом один из входов первого делителя на пряжения подключен к выходу блока вспомогательного напряжения, второму входу усилителя обратной связи,второй делитель

напряжения включен между вторым входом первого делителя напряжения и общей шиной, между которыми включен также введенный стабилитрон, и выходом соединен с

неинвертирующим входом порогового элемента и с коллектором транзистора защиты, кроме того, генератор пилообразного напряжения выполнен на однопереходном транзисторе, делителе напряжения с двумя

выходами, четвертом резисторе и времяза- дающей цепочке на последовательно соединенных пятом резисторе и конденсаторе, включенной между входным выводом и общей шиной и точкой соединения пятого резистора с конденсатором, подключенной к эмиттеру однопроходного транзистора, одна база которого подключена к входному выводу через четвертый резистор, а вторая база - к общей шине непосредственно, делитель напряжения с двумя выходами вклю- чен между эмиттером однопереходного транзистора и общей шиной.его первый выход использован в качестве основного выхода генератора пилообразного напряжения, а

второй выход - в качестве введенного вспомогательного выхода этого генератора, соединенного с выходом усилителя обратной связи, выполненного на транзисторе, эмиттер и база которого использованы в качестве первого и второго входов усилителя обратной связи, а коллектор - в качестве его выхода, источник опорного напряжения выполнен на резисторе и стабилитроне, причем в блоке вспомогательного напряжения

последовательная цепочка из корректирующих резистора и конденсатора подключена параллельно дополнительной обмотке накопительного дросселя, один вывод которой соединен через выпрямительный диод с

входным выводом, другой непосредственно с общей шиной, а точка соединения корректирующих резистора и конденсатора подключена к коллектору транзистора защиты.

CDrr

Цанкп-1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания автоматики и вычислительной техники. Цель - повышение КПД, точности стабилизации и улучшение качества переходных процессов при одновременном упрощении. Усгр-во содержит последовательно соединенные и включенные между входным выводом и общей шиной первичную обмотку накопительного дросселя, регулирующий элемент и датчик тока, усилитель мощности на транзисторе, пороговый элемент, усилитель обратной связи на транзисторе, генератор пилообразного напряжения на однопереходном транзисторе, времязадающей цепочке на резисторе и конденсаторе и делителе с двумя выходами, а также транзистор защиты и блок вспомогательного напряжения на дополнительной обмотке накопительного дросселя, корректирующих резисторе и конденсаторе и выпрямительном диоде. Устр-во содержит также блок включения, включенный между входным выводом и общей шиной. Стабилизацию выходного напряжения обеспечивает не только цепь отрицательной обратной связи, но и цепь воздействия по входному возмущению за счет изменения амплитуды пилы,пропорциональной входному напряжению Это повышает точность стабилизации, Генератор обладает стабильной частотой. Это упрощает схему. Качество переходных процессов улучшается благодаря наличию резистора и конденсатора. 1 ил. Ё