Импульсный преобразователь напряжения Советский патент 1992 года по МПК G05F1/56 

сл

С

Использование: стабилизация напряжения на накопительных конденсаторах блоков питания импульсных лазеров. Сущность изобретения: напряжение, пропорциональное напряжению дросселя 2 сглаживающего фильтра, последовательно интегрируется интеграторами 6 и 7 для получения сигналов, пропорциональных значениям тока дросселя 2 и напряжения конденсатора 3. Эти сигналы после усиления квадратичными усилителями 8 и 9 суммируются и сравниваются на входе блока 11 сравнения с эталонным напряжением. Результирующий сигнал сравнения управляет работой коммутатора 1, обеспечивающего поддержание на выходе сглаживающего фильтра напряжения требуемого уровня. Гальваническая развязка измерительной цепи и зарядного контура позволяет повысить надежность преобразователя. 2 ил.

4 Ю 00

о ю

Изобретение относится к электротехнике и квантовой электронике и может быть использовано для стабилизации выходного напряжения импульсного преобразователя, в частности для стабилизации напряжения на накопительном конденсаторе блоков питания импульсных лазеров.

Известен импульсный преобразователь напряжения, содержащий последовательно включенные между входными и выходными выводами коммутатор и зарядный контур, состоящий из дросселя и конденсатора, причем вход зарядного контура зашунтиро- ван обратным диодом, последовательно соединенные усилитель, блок сравнения, управляющий коммутатором, источник эталонного напряжения, подключенный выходом к второму входу блока сравнения. Причем вход усилителя подключен к выходу зарядного контура.

Недостатки преобразователя - невысокая стабильность выходного напряжения, сильно зависящего от изменений входного напряжения источника питания преобразователя, обусловленная тем, что в схеме измерения и сравнения учитывается только энергия конденсатора (к моменту выключения коммутатора) и не учитывается энергия, запасаемая в дросселе, а также низкая надежность, обусловленная, в частности, наличием гальванической связи между зарядным контуром и схемой измерения напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для стабилизации выход- ного напряжения импульсного преобразователя, содержащее включенные последовательно между входными и выходными выводами коммутатор и зарядный контур, состоящий из дросселя и конденсатора, причем вход зарядного контура за- шунтирован обратным диодом, два квадратичных усилителя, соединенных выходами с входами сумматора, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход которого подключен к цепям управления коммутатора, источник напряжения, выход которого подключен к второму входу блока сравнения. Причем вход первого квадратичного усилителя подключен к датчику тока, а вход второго квадратичного усилителя подключен к выходным выводам зарядного контура.

Недостатком известного устройства является низкая надежность, обусловленная наличием гальванической связи между зарядным контуром и схемой измерения, которая в свою очередь приводит к сложной системе мощных датчиков, необходимости подавления синфазных составляющих на

входах квадратичных усилителей, низкая технологичность устройства, обусловленная высокими требованиями к изоляции схемы измерения от корпуса, низкая без5 опасность при настройке и ремонте блока. Целью изобретения является повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что в импульсный преобразователь напряжения,

0 содержащий последовательно включенные между входными и выходными выводами коммутатор и зарядный контур из дросселя и конденсатора, причем вход зарядного контура зашунтирован обратным диодом, два

5 квадратичных усилителя, выходами соединенные с входами сумматора, выход сумматора подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого подсоединен к источнику эталонного напряжения, а

0 выход подключен к входу управления коммутатора, введены два интегратора, включенные последовательно., а дроссель зарядного контура снабжен дополнительной обмоткой, подключенной к входу перво5 го интегратора, выход первого интегратора подключен к входу первого квадратичного усилителя, а выход второго интегратора соединен с входом второго квадратичного усилителя. Тем самым устраняется

0 гальваническая связь с зарядным контуром, уменьшается число датчиков.

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого импульсного преобразователя; на фмг.2 - временные диаграммы

5 напряжений в различных точках схемы импульсного преобразователя, практически реализованной в составе блока питания импульсного частотного лазера, где А- напряжение на выходе дополнительной обмотки

0 дросселя; Б - напряжение на выходе первого интегратора; В - напряжение на выходе второго интегратора; Г- напряжение на выходе первого квадратичного усилителя; Д - напряжение на выходе второго квадратич5 ного усилителя; Е - напряжение на выходе сумматора; Ж-опорное напряжение на входе компаратора; 3 - напряжение на выходе компаратора; И - напряжение на выходе мультивибратора; К - напряжение на выхо0 де импульсного усилителя.

Импульсный преобразователь напряжения содержит включенный между входными и выходными выводами коммутатор 1, зарядный контур из дросселя 2 и конденса5 тора 3, причем вход зарядного контура зашунтирован обратным диодом 4, дроссель 2 содержит дополнительную обмотку 5, выход которой подключен к входу первого интегратора б, последовательно соединенного с Јгорым интегратором 7. Выход первого интегратора 6 подключен к входу первого квадратичного усилителя 8, а выход второго интегратора 7 подключен к входу второго квадратичного усилителя 9. выходы квадратичных усилителе 8 и 9 подключены к входам сумматора 10, выход которого подключен к первому входу блока 11 сравнения, к второму входу которого подключен выход источника эталонного напряжения 12. Блок 11 сравнения содержит последовательно включенные компаратор 13, формирователь 14 импульсов, импульсный усилитель 15, нагруженный на первичную обмотку импульсного трансформатора 16, вторичная обмотка которого подключена к управляющим цепям коммутатора 1. Источник 12 эталонного напряжения содержит включенные последовательно источник 17 опорного напряжения и регулятор 18 напряжения. К интеграторам 6 и 7 подключен электронный коммутатор 19, соединенный своим входом с выходом ждущего мультивибратора 20.

Импульсный преобразователь работает следующим образом.

Одновременно с включением коммутатора 1 запускается ждущий мультивибратор 20 и выключается электронный коммутатор 19. Напряжение с дросселя 2, трансформированное в дополнительную обмотку 5, с выхода дополнительной обмотки 5 поступает на вход первого интегратора 6, с выхода которого после интегрирования напряжение, пропорциональное току дросселя 2,поступает на входы второго интегратора 7 и первого квадратичного усилителя 8. С выхода второго интегратора 7 после интегрирования напряжение, пропорциональное напряжению на конденсаторе 3, поступает на вход второго квадратичного усилителя 9. С выхода первого квадратичного усилителя 8 после возведения в квадрат напряжение, пропорциональное энергии запасенной в дросселе 2, и с выхода второго квадратичного усилителя 9 после возведения в квадрат напряжение, пропорциональное энергии, запасенной в конденсаторе 3, поступает на входы сумматора 10, с выхода которого напряжение, пропорциональное полной энергии зарядного контура, поступает на первый вход блока 11 сравнения. Как только напряжение на первом входе блока 11 сравнения превысит напряжение, приложенное к второму входу, соединенному с выходом источ- ника 12 эталонного напряжения, компаратор 13 блока 11 сравнения переключается. Перепад напряжения с выхода компаратора 13, сформированный цепью формирователя 14 импульса, представляющей собой RC-цепочку, усиленный импульснымусилителем 15, поступает на первичную обмотку импульсного трансформатора 16, с вторичной обмотки которого управляющий импульс поступает на управляющий вход

коммутатора 1. Последний вы кл ючается. От- крывается обратный диод 4. Конденсатор 3 через обратный диод 4 заряжается током дросселя 2 до напряжения, соответствующего полной энергии, накопленной в заряд0 ном контуре к моменту выключения коммутатора 1. Регулировка выходного напряжения преобразователя осуществляется регулировкой опорного напряжения, поступающего на второй вход блока 11 сравнения

5 с источника 17 опорного напряжения через регулятор 18 опорного напряжения.

Таким образом, сигналы, пропорциональные току дросселя 2 и напряжению на конденсаторе 3, вычисляются из напряже0 ния, снимаемого с дополнительной обмотки 5 дросселя 2, пропорционального напряжению на дросселе 2. Тем самым становится возможной изоляция схемы измерения, включающей интеграторы 6 и 7, квадратич5 ные усилители 8 и 9, сумматор 10, блок 11 . сравнения, источник 12 эталонного напряжения, от зарядного контура. Устранение гальванической связи между схемой измерения и зарядным контуром приводит к то0 му, что на входе первого интегратора 6 отсутствует синфазное напряжение и тем самым исключается необходимость в применении дифференциальных усилителей во входных каскадах схемы измерения преоб5 разователя

Оптимальный выбор коэффициента трансформации дополнительной обмотки 5, дросселя 2 позволяет избегать мощных ре- зистивных делителей датчиков, уменьшать

0 потери мощности на датчиках. К тому же наличие интеграторов на входе (а интеграторы являются высококачественными фильтрами низких частот) схемы измерения повышает помехозащищенность схемы пре5 образователя и тем самым повышают ее на- дежность и стабильность выходного напряжения импульсного преобразователя. К тому же, изоляция схемы измерения от потенциала зарядного контура относитель0 но корпуса значительно повышает надежность преобразователя, безопасность ремонтных и наладочных работ с блоком, а также значительно упрощает изоляцию схемы измерения, экранирование и реализа5 цию прочих технических требований, что повышает технологичность преобразователя, уменьшает себестоимость блока

Предлагаемый импульсный преобразователь напряжения реализован «в серийно выпускаемом блоке питания импульсного

лазера БПЛ-66/33. Схема измерения импульсного преобразователя конструктивно оформлена в виде отдельной платы, в которой интеграторы 6, 7 и сумматЪф 10 выполнены на микросхемах КР140УД1408А. компаратор 13 - на микросхеме К554САЗА, квадратичные усилители 8. 9 - на перемножителях 525ПС2 А. электронный коммутатор 19 - на микросхеме КР590КН4А. ждущий мультивибратор 20 - на микросхеме КР 1006ВИ1, конденсаторы для интеграторов 6, 7 и ждущего мультивибратора 20 - типа К73-17.

Формула изобретения Импульсный преобразователь напряжения, содержащий последовательно включенные между входными и выходными выводами коммутатор и зарядный контур из

дросселя и конденсатора, причем вход зарядного контура зашунтирован обратным диодом, два квадратичных усилителя, выходами соединенные с входами сумматора,

выход сумматора подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого подсоединен к источнику эталонного напряжения, в выход подключен к входу управления коммутатора,отличающийся тем,

что, с целью повышения надежности, в него введены два интегратора, включенные последовательно, а дроссель зарядного контура снабжен дополнительной обмоткой, подключенной к входу первого интегратора,

выход первого интегратора подключен к входу первого квадратичного усилителя, а выход второго интегратора соединен с входом второго квадратичного усилителя.