Стабилизированный преобразователь Советский патент 1993 года по МПК H02M3/335 

работы стабилизатора повышающего типа; затруднения с получением высокого качества выходного напряжения, обусловленные как однотактным принципом работы, так и частотно-импульсным способом регулирования.

Наиболее по технической сущности решением к йзобре/ению и принятым за прототип являетСйРустройство, представ- ляющеё Јобрй, стабилизированный преоб-. разоеател ьб питаниет ГбТТенератора тока. В его состав входят полупроводниковый инвертор с выходным трансформатором и выпрямителем, частотно--зависймый элемент, представляющий собой конденсатор, подключенный параллельно вторичной обмотке трансформатора, выходной фильтр, выполненный по Рюбразной LC-схеме, и блок управления, включающий в себя сравнивающий релейный усилитель, элемент опорного напряжения, входы которого подключены к выходу выходного фильтра,и /датчик напряжения, входы которого под- .ключены к входу выпрямителя. Выходы блока управления соединены с управляющими входами полупрйвбДНикоъогй инвертора.

Работа устройства основана на том, что при изменении тока нагрузки или входного тока генератора тока блок управления йзме- .мяет частоту вырабатываемых им управляющих импульсов таким образом, чтобы значение выходного напряжения оставалось постоянным. taK, при уменьшении тока нагрузки частота уг1р;айляю щ й5Г импульсов увеличивается, увеличивается частота работы полупроводникового инвертора и увеличивается доля переменного тока, замыкающегося через частотно-зависимый элемент - конденсатор;

Однако это устройство имеет следующие недостатки: частотный ггрйЯЦйП управления приводит к появлению в выходном н а п ряжен и и и з м е н я ю щи х ся п сг а стотё пульсаций, т.е. изменяющейся по частоте переменной составляющей, что ухудшает качество выходного напрйжё нйя; датчик напряжения подключён не квШоду выходного фильтра, частотно-зависимому элементу, вследствие чего активное сопротивление дросселя выходного фильтра снижает точность стабилизации выходного напряжения; чтотакж е ух дшаеткачество выходного напряжения; ввиду нёйдёал бнбстй конденсатора, используемого в качестве частотно- зависимого элемента, в нем наряду с реактивной рассеивается и активная мощность, что ухудшает КПД преобразователя.

Целью изобретения является улучшение качества выходного напряжения при од- новременном увеличении КПД

стабилизированного преобразователя с nnj танием от генератора тока.

Поставленная цель достигается тем, что в состав стабилизированного преобразователя с питанием от генератора тока, содер жащего двухтактный полупроводниковый инвертор с выходным трансформатором, выходной выпрямитель, выходной фильтр и блок управления, в состав которого входят

дифференциальный и сравнивающий релейный усилители, датчик напряжения, и эле- мёнТопорного напряжения, подключенный своим выходом к одному из входов диффе- рейЦйальТ10ТО усилителя, а входами - к выходу выходного фильтра, введен входной фильтр, содержащий входной конденсатор и дроссель, включенный последовательно в одну из входных шин, выходной фильтр выполнен в виде конденсатора, а в состав блока управления дополнительно введены задающий генератор, формирователь пилообразного напряжения, счетный триггер, дифференциальный усилитель и два логических элемента ИЛИ, причем выход задающего генератора соединен с входом счетного триггера и с входом формирователя пилообразного напряжения, входы датчика напряжения подключены параллельно конденсаторудыходного фильтра, на второй

вход дифференциального усилителя включен выход датчика напряжения, его выход соединён с первым входом сравнивающего релейного усилителя, второй вход которого

соединен с выходом формирователя пилообразного напряжения, выход соединен с первыми входами логических элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с Q и Q-выходами счетного триггера, а выходы - с управляющими входами двухтактного полупроводникового инвертора.

ЭтЬ позюлйло улучшить качество выходного напряжения как за счет исключения изменения частоты преобразования, так и

за счет исключения элементов, не охваченных петлей обратной связи. Кроме того, исключение частотно-зависимого элемента на выходе инвертора, а значит, неизбежных потерь на нем, позволило повысить КПД

предлагаемого устройства.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого стабилизированного преобразователя с питанием от генератора тока; на фиг. 2 и 3 - эпюры токов и напряжений в различных узлах стабилизированного преобразователя,. Он состоит из двухта ктното полуп ровод- никового инвертора 1, состоящего из двух ключевых транзисторов 2 и 3 и выходного

трансформатора 4, имеющего первичную

обмотку 5 со средней точкой 6 и вторичную обмотку 7 со средней точкой 8. Средняя точка 6 первичной обмотки-5 трансформатора 4 является одним из входов 9 питания полупроводникового инвертора 1, вторым входом 10 питания которого являются соединенные вместе эмиттеры ключевых транзисторов 2 и 3. Их коллекторы соединены с началом и концом первичной обмотки 5 трансформатора 4, а базы являются управляющими входами 11 и 12 полупроводникового инвертора 1. Начало и конец вторичной обмотки 7 и,ее средняя точка 8 являются выходами полупроводникового инвертора 1, к которым подключен выпрямитель 13, состоящий из диодов 14 и 15, к выходу выпрямителя подключен выходной фильтр, представляющий собой конденсатор 16. К выходным зажимам 17 и 18 преобразователя, соединенным с выводами конденсатора 16 выходного фильтра, подключается нагрузка 19.

Преобразователь питается от генератора 20 тока, который соединен с входными зажимами 21, 22. Между входными зажимами 21, 22 преобразователя и входами 9, 10 полупроводникового инвертора 1 включен входной фильтр 23, представляющий собой последовательно включенный в первую входную шину 21-9 дроссель 24 и включенный параллельно генератора 20 тока конденсатор 25. К управляющим входам 11, 12 полупроводникового инвертора 1 подключены выходы блока 26 управления. Он состоит из логических элементов 27, 28 ИЛИ, выходы Которых являются выходами блока 26 управления, счетного генератора 29, сравнивающего релейного усилителя 30, формирователя 31 пилообразного напряжения, дифференциального усилителя 32, задающего генератора 33, элемента 34 опорного напряжения, и датчика 35 напряжения. Входы элемента 34 опорного напряжения и датчика 35 напряжения соединены с выходными зажимами 17,18 стабилизированного преобразователя.

Стабилизированный преобразователь с питанием от генератора тока работает следующим образом.

Задающий генератор 33 запускает формирователь 31 пилообразного напряжения и счетный триггер 29, работающий в режиме деления на два. Пилообразное напряжение поступает на один из входов сравнивающего релейного усилителя 30. На второй вход релейного усилителя 30 поступает напряжение обратной связи с выхода дифференциального усилителя 32, которое является усиленной разницей опорного и выходного напряжений. На выходе релейного усилителя 30 образуется последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых зависит от напряжения обратной связи. Эта последовательность импульсов логиче- 5 ски складывается элементами 27 и 28 ИЛИ с последовательностями выходных импульсов с 0 и Q выходов счетного триггера 29.

На выходах элементов 27 и 28 образуются управляющие импульсы, сдвинутые друг

0 относительно друга на 180°, длительность которых изменяется от Т/2 до Т, Во время совпадения управляющих импульсов одновременно открыты оба транзистора 2 и 3 усилителя Т мощности. При этом через каж5 дый транзистор течет половина тока источника 20 тока. В этом время диоды 14, 15 выпрямителя 13 закрыты и идет разряд ем кости 16 на нагрузку. В то время, когда управляющий импульс поступает на один из

0 транзисторов усилителя мощности, ток через тр анзи стор скачком возрастает до номинального тока источника 20, появляется напряжение на обмотках трансформатора 4, открывается соответствующий диод выпря5 мителя 13 и происходит заряд конденсатора 16. Обратная связь работает таким образом, что при увеличении нагрузки время одновременного открытия транзисторов 2 и 3 уменьшается,; что приводит к увеличению

.0 времени заряда конденсатора 16 и соответственно поддержанию постоянства выходного напряжения. Входной фильтр 23, состоящий из конденсатора 25 и дросселя 24)исключает скачки напряжения на выход5 ных зажимах источника 20 тока. ;- Ф о р м у л а и з о б ре т е н и я

Стабилизированный преобразователь, содержащий двухтактный инвертор с выходным трансформатором, к вторичной об0 мотке которого через выпрямитель подключены выходные выводы устройства, параллельно которым подключен выходной фильтрующий конденсатор, входной фильтр, включающий в себя входной кон5 денсатор и дроссель, включенный последовательно в цепи питания Двухтактного инвертора, и блок управления, включающий в себя дифференциальный усилитель, источник опорного напряжения, датчик выходно0 го напряжения, задающий генератор, генератор пилообразного напряжения, выход задающего генератора соединен с входами соответственно счетного триггера и генератора пилообразного напряжения, от5 л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения работоспособности при питании от источника тока, выход компаратора соединен с первыми входами логических элементов ИЛИ, вторые входы которых

соединены соответственно с прямым и т- верснЬ1мвУ бдам г;1сч1 нбт триггера, а их

8

выходы - управляющими входами двухтактного инвертора.

-;« 13 -.- ..---- -- ; - -