Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 H02M3/335 

I

Изобретение относится к области электротехники, а именно к стабилизированным преобразователям напряжения, и может на{1гги применение в блоках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны устройства, выполненные по схемам однотактного или двухтактного стабилизированного преобразователя постоянного напряжения с гальванически развязанным входом и выходом. Эти устройства содержат, по крайней мере, один ключевой элемент, силовой трансформатор, ко вторичной обмотке которого подключен выпрямитель с фильтром, тактовый генераторг компаратор, модулятор ширины импульсов и устройство гальванической развязки l..

Недостатком указанного устройства является низкая стабильность выходного напряжения и малое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий

ключевой элемент, нагруженный трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю с фильтром и делителем напряжения обратной связи, пороговый узел, вкод которого подключен к этому делителю, а выход через элемент гальванической развязки подключен к первому входу регулятора ширины импульсов, второй его вход соединен с вькодом генератора тактовых импульсов,

10 а выход регулятора соединен с управляющим входам ключевого элемента .

Этот преобразователь постоянного тока в постоянный ток может работать при нулевом коэффициенте заполнения импуль«5са, что обеспечивает работу в короткозамкнутой цепи и ограничение выходного тока. В Цепи обратной связи преобразователя для развязки между входом и выходом последнего используется оптическое

20 устройство (элемент гальванической развязки), образованное светодиодом и фототранзистором. Свстодиод реагирует но выходной сигнал схем контроля маи 1яж1уйия и тока (порогового устройства), которые подключены к выходу преобраЗОБатепя. Преобразователь работает в режиме перехода, в котором при изменении степени.нагрузки происходит переход от регулирования напряжения к регулированию тока и наоборот. Недостатком этого устройства являет малое быстродействие системы управле ния, в результате чего при резких изменениях входного напряжения на выходе преобразователя наблюдаются, выбросы и провалы напряжения, величина и длительность которых определяется конкретными динамическими характеристиками устройства, а также низкая стабильность выходного напряжения в статическом режиме работы. Последнее обстоятельство определяется тем, что коэффициент стабилизации такой скстемы регулирования не зависит от напряжения питания ста билизатора и определяется только ко.эффипиеитом передачи канала обратной связи. Цель изобретения повысить стабиль ность и быстродействие преобразо,ателя Это достигается тем, что трансформатор стабипизированного преобразовате снабжен дополнительной обмоткой, которая через вьтрямитель и ограничительны резистор Включена меяоду входом порого вого узла и выходной шиной. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Стабилизированный преобразоватепь постоянного напряжения содержит ключевой элемент 1, силовой трансформатор 2 с первичной 3 и вторичной 4 обмотк ми, силовой выпрямитель 5 и фильтр 6, подключенные к вторичной обмотке 4 си вого трансформатора 2, пороговый узел 7, вход которого подключен к делителю 8 напряжения обратной связи, а выход через блок 9 гальванической развязки подключен к одному входу регулятора Ю ширины импульсов, второй вход кото рого связан с выходом тактового генера тора 11, а выход - с управляющим входом ключевого элемента 1. Силовой тра форматор 2 имеет дополнительную обмо ку 12, которая через выпрямитель 13 и ограничительный резистор 14 в)4лючеи между входом порогового узла 7 и вых ной шиной преобразователя. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Начиная с момента подачи напряжени питания и до момента времени, когда 9 напряжение на выходе преобразователя достигнет номинального значения, сигнал на выходе порогового узла 7 отсутствует, и ключевой элемент 1 переключается с частотой и коэффициентом заполнения, определяемыми временными параметрами тактового генератора 11. Начиная с омента достижения выходным напряжением своего номинального значения на выходе порогового узла Т появляется сигнал, который через блок 9 гальванической развязки поступает на вход регулятора 1О ширин и импульсов, уменьшая коэффициент заполнения ключевого элемента 1 и осуществляя стабилизацию выходного напряжения, В стабилизированных преобразователях постоянного напряжения с использованием принципа широтно-импульсного регулирования амплитуда напряжения на первичной обмотке силового трансформатора равна напряжению питания преобразователя в течение каждого открытого состояния регулирующего элемента. Поэтому в течение указанного времени на дополнительной обмотке 12 силового трансформатора 2 наводится напряжение, пропорциональное напряжению питания, с амплитудой, определяемой коэффициентом трансформации указанной обмотки. Это напряжение выпрямляется выпрямителем 13 и через ограничительный резистор 14 подается на вход ,тарогового узла 7, суммируясь с напряжением, снимаемым с делителя 8 напряжения обратной связи. Выходное напряжение устройства определяется следующим выражением: . j .с -vE-K i-vEK -выходное напряжение преобразователя;-напряжение питания проэб- разователя; - коэффициент передачи по цепи обратной связи} напряжение срабатывания порогового узла; коэффициент передачи, определяемый коэффициентом трансформации дополнительной обмотки 12 и величиной ограничительного резистора 14, равный Uf При этом значении коэффициента К i2 преобразователь имеет М1шималцные значения нестабильности от изменения напряжения питания. Например, при Еы 25В, К 2, UCD 5В, изменение напряжения питания + 5В, К 0,0038, нестабильность выходного напряжения составляет + 0,05%, что значительно меньше нестабильности известного устройства.

Кроме того, в известном устройстве при резком изменении напряжения питания сигнал обратной связи, пропорциональный этому изменению, поступает на вход порогового узла с запаздыванием, определяемым постоянной времени выходного фильтра, которая, как правило, бывает большого значения для обеспечения минимальных пульсаций выходного напряжения. Это приводит к значительному изменению выходного напряжения. В данном устройстве сигнал, пропорциональный из менению напряжения питания, поступает на вход порогового узла минуя выходной фильтр, практнчески без задержки. Это существенно повьииает быстродействие устройства и уменьшает в 3-4 раза изменение выходного напряжения при скачкообразном изменении напр5вкения пигавия.

.2

формула изобретения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения,- содержащий ключевой элемент, нагруженный трансформатором, вторичная обмотка Которого подключена к выпрямителю с фильтром и делителем напряжения обратной связи, пороговый узел, вход которого подключен к этому делителю, а выход через элемент гальванической развязки подключен к первому входу регулятора ширины импульсов, второй его вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а вьлод регулятор соединен с управляющим входом ключевого элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и быстродействия преобразователя, трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, которая через выпрямитель и ограничительный резистор включена между входом порогового узла и выходной шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

N 532943 , кл. Н 02 М 3/335, 1976.

2.Патент США № 3701937, кл. 321-2, 1972.