Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F1/56 H02M3/335 

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в ка честве вторичного источника электропитания аппаратуры различного назначения.

Известен стабилизатор напряжения, содержащий силовую часть (переключающие транзисторы, выходной трансформатор, выпрямитель, фильтр), узел управления, датчики тока и регулятор напряжения.с узлом вольт-секундного выравнивания 1.

Недостатком известного стабилизатора является низкий КПД и сложность схемы.

Наиболее близким техническим рещением к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой блок, выполненный на базе полупроводникового инвертора с переключающими транзисторами и выходным трансформатором, датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, через одну часть первичной цепи которого, выполненной в виде отдельной обмотки, вторичная обмотка выходного трансформатора подключена к входу выпрямителя с фильтром, выходом подсоединенного к выходам для подключения нагрузки, через другую часть первичной цепи трансформатора тока первичная цепь выходного трансформатора включена между коллекторами переключающих транзисторов полупроводникового инвертора, а вторичная, цепь трансформатора тока соединена с нагрузочным резистором, управляющий блок, состоящий из задающего генератора, выход которого соединен с входом счетного триггера, выходами подключенного к первым входам двух схем совпадения, выходы которых соединены с базами переключающих транзисторов, и регулятор напряжения с блоком вольт-секундного выравнивания, с усилителем сигнала ощибки, входом, подключенным к одному из выводов для подключения нагрузки, делителем напряжения на резисторах, двумя пиковыми детекторами, входы которых соединены с нагрузочным резистором, а выходы подсоединены к суммирующему резистору, и широтно-импульсный модулятор, первым входом соединенный с выходом задающего генератора 2.

Недостатком такого стабилизатора постоянного напряжения является низкая точность вольт-секундного выравнивания из-за инерционности схемы.

Целью изобретения является повыщени&

точности йольт-секундного выравнивания стабилизатора постоянного напряжения.

Для этого в стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем силовой блок, выполненный на базе полупроводникового инвертора с переключающими транзисторами и выходным трансформатором, датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, через одну часть первичной цепи которого, выполненной в виде отдельной обмотки, вторичная обмотка выходного трансформатора подключена к входу выпрямителя с фильтром, выходом подсоединенного к выходам для подключения нагрузки, через другую часть первичной цепи трансформатора тока первичная цепь выходного трансформатора включена между коллекторами .переключающих транзисторов полупроводникового инвертора, а вторичная цепь трансформатора тока соединенас нагрузочным резистором, управляющий блок, состоящий из задающего генератора, выход которого соединен с входом счетного триггера, выходами подключенного к первым входам двух схем совпадения, выходы которых соединены с базами переключающих транзисторов, и регулятор напряжения с блоком вольт-секундного выравнивания, с усилителем сигнала ощибки, выходом подключенным к одному из выводов для подключения нагрузки, делителем напряжения на резисторах, двумя пиковыми детекторами, входы которых соединены с нагрузочным резистором, а выходы подсоединены ксуммирующему резистору, и широтно-импульсный модулятор, первым входом соединенный с выходом задающего генератора, в регулятор напряжения введен делитель из четырех резисторов и дополнительный щиротно-импульсный модулятор, выход которого соединен со вторым входом одной из схем совпадения, первый вход соединен с выходом задающего генератора и первым входом основного щиротно-импульсного модулятора, а второй вход соединен .с первым выводом первого резистора делителя напряжения, вторым выводом подсоединенного к общей точке схемы стабилизатора и вторым выводом второго резистора делителя напряжения, первый вывод которого соединен с выходом усилителя сигнала ощибки и вторым выводом третьего резистора делителя напряжения, первый вывод которого соединен со вторым входом основного щиротно-импульсного модулятора, выходом подсоединенного ко второму входу второй схемы совпадения, и вторым выводом четвертого резистора делителя напряжения, первый вывод которого соединен со средней точкой суммирующего резистора.

S На чертеже представлена функциональная схема стабилизатора постоянного напряжения.

Стаби лизатор постоянного напряжения содержит силовой блок, выполненный на базе полупроводникового инвертора с переключающими транзисторами I, 2 и выходным трансформатором 3 с первичными обмотками 4, 5 и вторичной обмоткой 6, .один вывод которой соединен с первым выходным выводом выпрямителя 7 с фильтром, выходом подсоединенного к выводам для подключения нагрузки; управляющий блок, состоящий из задающего .генератора 8, выход которого соединен с входом счетного триггера 9, выходами подсоединенного к первым входам схем совпадения 10 и 11; датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока 12 с первичными обмотками 13 и 14, компенсирующей обмоткой 15 и выходной обмоткой 16 с нагрузочным резистором 17; регулятор напряжения, состоящий из двух щиротно-импульсных модуляторов 18 и 19, первые входы которых соединены с выходом задающего генератора 8, а выходы подсоединены ко вторым входам схем совпадения 11 и 10 соответственно, делителя напряжения из четырех резисторов 20, 21, 22, 23, усилителя сигнала 24 ощибки, пиковых детекторов 25 и 26 разной полярности, входы которых соединены с нагрузочным резистором 17, а между выходами включен суммирующий резистор 27, средняя точка которого соединена с одним из выводов резистора 23, второй вывод резистора 23 соединен со вторым входом щиротно-импульсного модулятора 19 и одним из выводов резистора 22, второй вывод резистора 22 соединен с выходом усилителя сигнала ощибки

24 и одним из выводов резистора 21, второй вывод резистора 21 соединен со вторым входом щиротно-импульсного модулятора 18 и одним из выводов резистора 20, второй вывод которого соединен с общей точкой схемы. Стабилизатор напряжения работает следующим образом.

При включении стабилизатора импульсы с удвоенной частотой преобразования с задающего генератора 8 поступают на. вход счетного триггера 9 и на первые входы щиротноимпульсных модуляторов 18 и 19. С выходов счетного триггера 9прямоугольные импульсы со скважностью у 2 поступают на входы схемы 10 и II совпадения, которые управляют переключающими транзисторами 1 и 2. .

Выходное напряжение стабилизатора сравнивается с опорным и усиливается усилителем сигнала 24 ощибки. Усиленный сигнал ощибки поступает в точку соединения резисторов 22 и 21. Резисторы 20, 21 и 22, 23

образуют два идентичных делителя напряжения.

При увеличении (уменьщении) выходного напряжения на выходе стабилизатора увеличивается (уменьщается) напряжение сигнала ощибки на выходе усилителя сигнала ощибки. Это напряжение, поделенное двумя идентичными делителями на резисторах 20, 21 и 22, 23, подается на входы двух идентичных щиротно-импульсных модуляторов 18 и 19. Соответственно уменьщается (увеличивается) длительность импульсов на выходах широтно-импульсных модуляторов, а также импульсов, подаваемых со схем 10 и 11 совпадения на переключающие транзисторы 1 и 2, что приводит к уменьшению (увеличению) уровня выходного напряжения стабилизатора и приведению его до номинала. Таким образом осупдествляется стабилизация выходного напряжения стабилизатора.

В случае возникновения вольт-секундной асимметрии, вызванной, например, различным временем рассасывания неосновных носителей в переключающих транзисторах 1 и 2, происходит увеличение тока намагничивания выходного трансформатора, возраста, ние коллекторного тока одного из переключающих транзисторов 1 или 2, появление на выходах пиковых детекторов 25 и 26 разных по абсолютному значению напряжений. При этом напряжение в средней точке суммирующего резистора 27 становится отличным от нуля, а полярность этого напряжения указывает, в каком из полупериодов происходит увеличение амплитуды тока намагничивания. Благодаря тому, что выходное сопротивление усилителя сигнала ощибки мало и может быть доведено до сколь угодно малой величины, напряжение на резисторе 20, пропорциональное величине сигнала ощибки, не зависит от величины напряжения на средней точке суммирующего резистора 27, являющегося сигналом асимметрии. В свою очередь напряжение в точке соединения резисторов 22 и 23 оказывается равным сумме двух напряжений: напряжения сигнала ощибки, равного напряжению в точке соединения резисторов 20 и 21 и напряжению сигнала асимметрии. Это напряжение складывается с напряжением сигнала ощибки на делителе, состоящем из резисторов 22 и 23 таким образом, что напряжение в точке соединения этих резисторов становится меньще или больще напряжения в точке соединения резисторов 21 и 22. на величину, пропорциональную сигналу асимметрии. При этом на вход щиротно-импульсного модулятора 18 подается напряжение, пропорциональное только сигналу ошибки, а на вход, широтно-импульсного модулятора 19 подается напряжение, пропорциональное алгебраической сумме сигналов ощибки и асимметрии. На выходе щиротноимпульсного модулятора 18 длительность импульса остается такой же, как до возникновения вольт-секундной асимметрии, а на выходе щиротно-импульсного модулятора 19 длительность импульса уменьщается или увеличивается, в зависимости от того, в каком из полупериодов произощло увеличение тока намагничивания трансформатора 3, вызыванное, например, разным временем рассасывания неосновных носителей в переклк)чающих транзисторах 1 и 2. Длительность импульса на выходе схемы 10 совпадения, вход которой соединен с выходом широтно-импульсного модулятора 19, тоже уменьщается или.

увеличивается. Таким образом происходит выравнивание по длительности импульсов напряжения, прикладываемых к первичным обмоткам 4 и 5 силового трансформатора 3, f т. е. вольт-секундное выравнивание.

-Повыщение точности вольт-секундного выравнивания позволяет повысить надежность стабилизатора и расширить диапазон регулирования. Это позволяет использ.овать данный стабилизатор в условиях больших по сравнению с прототипом изменений входных напряжений и токов нагрузки, что расширяет функциональные возможности стабилизатора.

Данный стабилизатор может быть с успехом использован в аппаратуре дальней связи с частотным или временным уплотнением и другой аппаратуре, требующей высоконадежного источника электропитания, работающего в условиях значительных изменений входного напряжения и токов нагрузки.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения,

содержащий силовой блок, выполненный на . базе полупроводникового инвертора с переключающими транзисторами и выходным трансформатором, датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, через одну часть первичной цепи которого, выполненной в виде отдельной обмотки, вторичная обмотка выходного трансформатора подключена к входу выпрямителя с фильтром, выходом подсоединенного к выводам для под ключения нагрузки, через другую часть первичной цепи трансформатора тока первичная цепь выходного трансформатора включена между коллекторами переключающих транзисторов полупроводникового инвертора, а вторичная цепь трансформатора тока соединена с нагрузочным резистором, управляющий блок, состоящий из задающего генератора, выход которого соединен с входом счетного триггера, выходами подключенного к первым входам и двух схем совпадения, выходы которых соединены с базами переключающих транзисторов,, и регулятор напряжения с блоком вольт-секундного выравнивания, с усилителем сигнала ощибки, входом, подключенным к одному из выводов для подключения нагрузки, делителем напряжения на резисторах, двумя пиковыми детекторами, входы которых соединены с нагрузочным резистором, а выходы подсоединены к суммирующему резистору, и щиротно-импульсный модулятор, первым входом соединенный с выходом задающего генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения

точности вольт-секундного выравнивания, в регулятор напряжения введен делитель из четырех резисторов и дополнительный щиротно-импульсный модулятор, выход которого соединен со вторым входом одной из схем

хговпадения, первый вход соединен с выхо, дом задающего генератора и первым входом основного широтно-импульсного модулятора, а второй вход соединен с первым выводом первого резистора делителя напряжения, вторым выводом подсоединенного к общей точке схемы стабилизатора и вторым выводом второго резистора делителя напряжения, первый вывод которого соединен с выходом усилителя сигнала ощибки и вторым выводом третьего резистора, делителя напряжения, первый выход которого соедийен со вторым входом основного щиротно-импульсного модулятора, выходом подсоединенного ко второму входу второй схемы совпадения, и вторым выводом четвертого резистора делителя напряжения, первый вывод которого соединен со средней точкой суммирующего резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3660750, кл. 321-2, 1969.

2.Заявка СССР № 2362607/07, 1976, по которой подучено положительное рещение о выдаче авторского свидетельства.

fS , б