Источник постоянного напряжения с фазоимпульсной модуляцией Советский патент 1979 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к стабилизированным устройствам электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Известны стабилизированные преобразователи напряжения, в которых используются два автогенератора прямоугольных импульсов. Для обеспечения необходимого сдвига фаз между выходными напряжениями этих автогенераторов применяют магниТные усилители, например активио-индуктивные 1. Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому устройству является источник постоянного напряжения с фазоимпульсной модуляцией, содержаи,ий подключенные параллельно входным шинам ведупдий и ведомый преобразователи прямоугольных импульсов с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к выпрямителю с фильтром, между которым и выходными клеммами параллельно включен резисторный выходной делитель, фазосдвигающую цепь обратной связи, выполненную в виде дополнительной обмотки трансформатора ведущего преобразователя, соединенной последовательно с ведомым преобразователем, конденсатором и дополнительным выпрямителем, подключенным постоянным выходом к коллектору - эмиттеру транзистора усилителя сигнала рассогласования 2. Для регулирования фазового сдвига в требуемых пределах иснользуется регулируемое сопротнЕление - транзистор, подключаемый параллельно нерегулируемому резистору и выходным зажимам вспомогательного выпрямителя (выпрямителя фазосдвигающей цепи). Управление транзистором обеспечивается с помощью усилителя сигнала рассогласования, снимаемого с выходного делителя устройства электропитания. При изменении значения выходного напряжения преобразователя (источника питания) получаемый на входе усилителя сигнал рассогласования усиливаете; и воздействует на базу транзистора фазосдвигающей цепи, который, в свою очередь, изменяет режим заряд - разряд конденсатора упомянутой фазосдвигающей цепн, обусловливая необходимый сдвиг фаз между выходными напрял ениями автогенераторов. Суммарное напрянсение на вторичных обмотках автогенераторов имеет форму со «ступенькой на нуле. Путем расширения или уменьшения величины ступеньки на нуле, т. е. изменением скважности полезного сигнала, обеспечивается регулирование напряжения на нагрузке.

:

Недостатками такого устройства питания являются: невысокая чувствительность усилителя рассогласования, ограничивающая возможность получения высокостабильного выходного наиряжения устройства нитання в целом; существенная температура нестабильность наиряжения усиливаемого сигнала, свойственная усилителям постоянного тока, собранным ио простым схемам. Кроме того, к недостаткам устройства относится повышенная опасность отказов в работе. Например, иеисправность транзистора (смыкание электродов эмиттер - коллектор) фазосдвигающей цепи приводит в случае применения рассматриваемого устройства для стабилизации выходного напряжения вторичных источников питания к перенапряжениям на нагрузке, опасным для многих интегральных схем, а при использовании для управления силовыми транзисторами коммутатора вторичного источника питания с бестрансформаторным входом- к немедленному выходу из строя (пробою) высоковольтных (силовых) транзисторов коммутаторов.

Цель изобретения - повыщение стабильности путем увеличения чувствительности фазового сдвига между напряжениями указанных преобразователей, снижение температурной нестабильности.

Это достигается тем, что в источнике постоянного напря кения, содержащем подключенные параллельно входным шинам, ведущий и ведомый преобразователи прямоугольных импульсов с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к выпрямителю с фильтром, между которым и выходными клеммами параллельно включен резисторный выходной делитель, фазосдвигающую цень обратной связи в виде дополнительной обмотки трансформатора ведущего преобразователя, соединенной .последовательно с ведомым преобразователем, конденсатором и дополнительным вынрямителем, подключенным постоянным выходом к коллектору - эмиттеру транзистора усилителя сигнала рассогласования, введен высокочувствительный мост, выиолненный в виде двух параллельно соединенных противоположных плеч, первое из которых состоит из последовательно соединенных стабилитрона и резисторного делителя, второе - из резистора и стабилитрона. При этом к диагоналям этих плеч подключены вывод для подсоединения нагрузки и подвижной контакт резисториого выходного делителя, а к другой диагонали, являющейся средней точкой первого и второго плеча, - базы первого и второго транзисторов дифференциального усилителя, эмиттерный резистор которых соединен с подвижным контактом резисторного выходного делителя. Коллектор первого транзистора через резистор иодсоединен к выводу для

4

подключения нагрузки, а коллектор второго транзистора - к коллектору транзистора усилителя рассогласования, база которого через резистор соединена с подвижным контактом резисторного выходного делителя.

Кроме того, между коллектором и положительным полюсом дополнительного выирямителя включен резистор.

На чертеже представлена электрическая схема источника постоянного напряжения.

Она состоит из ведущего 1 п ведомого 2 преобразователей прямоугольных импульсов, вторичные обмотки 3, 4 выходных трансформаторов которых соединены последовательно и подключены к выпрямителю 5 с фильтром 6. Но входу преобразователи подключены параллельно к входным шинам питания с напряжением t/.

Ведущий преобразователь 1 имеет дополнительную обмотку 7, которая одним выводом подсоединена к дополнительному выпрямителю 8, а другим - к ведомому преобразователю 2, который через конденсатор 9 соединяется с вторым переменным входом выпрямителя 8. Постоянный выход дополнительного выпрямителя 8 подключен к эмиттеру - коллектору транзистора 10 усилителя сигнала рассогласования, между электродами которого подсоединен резистор И.

Для повышения чувствительности фазового сдвига между вторичными обмотками 3,4 преобразователей 1 и 2 и снижения температурной нестабильности введен высокочувствительный мост 12, выполненный в виде двух параллельно соединенных противоположных плеч, первое из которых состоит из последовательно соединенных стабилитрона 13 и резисторного делителя 14, 15, а второе - из резистора 16 и стабилитрона 17. К одной из диагоналей этого моста подключены выводы для подсоединения нагрузки источника питания с напряжением Uti, а к другой диагонали - базы первого 18 н второго 19 транзисторов дифференциального усилителя, эмиттерный резистор 20 которых соединен с подвижным контактом резисторного выходного делителя 21, 22. Коллектор транзистора 18 через резистор 23 ирисоединяется к положительному выводу для подключения нагрузки, а коллектор транзистора 19 дифференциального усилителя-к коллектору транзистора 10 усилителя рассогласования. При этом база транзистора 10 через резистор 24 подсоединена к подвижному контакту резисторного выходного делителя 21, 22 и к точке соединения резисторов 15, 20 и стабилитрона 17 высокочувствительного нелинейного моста. Коллектор транзистора 10 может быть соединен с коллектором транзистора 19 через резистор 25.

Принцип действия схемы заключается в следующем.

При изменении нанряжения на выходе источника, вызванном изменениями тока нагрузки или напряжения на входе источника питания, сигнал с делителя 21, 22 поступает на одну из диагоналей высокочувствительного моста 12, а с другой диагонали полученный сигнал рассогласования подается на базы транзисторов 18, 19 дифференциального усилителя.

Потенциал на базе транзистора 19 поддерживается неизменным с помощью кремниевого стабилитрона 17, а на базе транзистора 18 напряжение, сильно подчеркнутое за счет введенного в нелинейный мост второго стабилитрона 13, изменяется пропорционально изменению напряжения на выходе (на нагрузке) устройства. Это напряжение обусловливает соответствующее изменение тока базы и коллектора транзисторов 18, 19 дифференциального усилителя, приводящее к изменению тока базы транзистора 10 по цепи: плюс дополнительного выпрямителя 8 дополнительной обмотки 7, коллектор - эмиттер транзистора 19, резисторы 20, 24, база - эмиттер транзистора 10 и минус дополнительного выпрямителя 8, а следовательно, и к изменению сопротивления между электродами эмиттер - коллектор этого транзистора. В результате изменяется фазовый сдвиг между выходными напряжениями ведущего и ведомого преобразователей и, в конечном итоге, скважность напряжения на входе выпрямителя 5 источника питания, за счет которой и поддерживается неизменность (стабильность) выходного напряжения.

В данной схеме, в отличие от прототипа, при коротком замыкании между эмиттером и коллектором транзистора 10 последовательно с конденсатором 9 фазосдвигающей цепи оказывается включенным резистор 25, исключающий аварийный режим источника, переходящего при этом на работу с неизменной скважностью, соответствующей мипимально допустимой паузе (ступеньке на нуле) выходного напряжения преобразователей. Это особенно важно при использовании источника для управления силовыми транзисторами коммутатора вторичного источника питания с бестрансформаторным входом.

Формула изобретения

Источник постоянного напряжения с фазоимпульсной модуляцией, содержащий

подключенные параллельно входным шинам ведущий и ведо.мый преобразователи прямоугольных импульсов с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к выпрямителю с фильтром, между которым и выходными клеммами параллельно включен резисторный выходной делитель, фазосдвигающую цепь обратной связи, выполненную в виде дополнительной обмотки трансформатора ведущего преобразователя, соединенной последовательно с ведомым преобразователем, конденсатором и дополнительным выпрямителем, подключенным постоянным выходом к коллектору - эмиттеру транзистора усилителя сигнала рассогласования, отличающийся тем, что, с целью повыщения стабильности путем увеличения чувствительности фазового сдвига между напряжениями указанных преобразователей, снижения температурной нестабильности, введен высокочувствительный мост, выполненный в виде двух параллельно соединенных противоположных плеч, первое из которых состоит из последовательно соединенных стабилитрона и резисторного делителя, второе - из резистора и стабилитрона, причем к диагоналям этих плеч подключены вывод для подсоединения нагрузки и подвижный контакт резисторного выходного делителя, а к другой диагонали подключены базы первого и второго транзисторов дифференциального усилителя эмиттерный резистор которых соединен с подвижным контактом резисторного выходного делителя, коллектор первого транзистора через резистор подсоединен к выводу для подключения нагрузки, а коллектор второго транзистора - к коллектору транзистора усилителя рассогласования, база которого через резистор соединена с подвижным контактом резисторного выходного делителя.

2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности, между коллектором и положительным полюсом дополнительного выпрямителя включен резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 249463, кл. Н 02 М 7/44, 1969.

2.Патент США № 3031629, кл. 331-6, опублик. 1972.

о