Стабилизированный конвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M3/335 G05F1/56 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразо вательной технике и может быть испол зовано при разработке вторичных исто ников питания. Известны стабилизированные конвер торы, используемые для стабилизации постоянного напряжения на на:грузке 1 и 2. .Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ста билизированный конвертор, содержащий входной фильтр, транзисторный и.нвертор, силовой трансформатор, выходной выпрямитель с выходным фильтром и узел управления, включающий в себя широтно-импульсный модулятор с выходным управляющим трансформатором, компаратор широтно-импульсной модуляции, на неинвертирующий вход которого подключены выход усилителя обратной связи и генератор треугольного напряжения, .а на инвертирующий вход - средняя тачка резистив ного делителя напряжения, подключенного к выходу выпрямителя вспомогательного питания, вход которого подключен к обмотке трансформатора развязки задающего генератора с двумя выходными транзисторами, причем задающий генератор подключен к вхоД ному фильтру через вспомогательный стабилизатор З. Недостатками известного устройства являются сравнительно громоздкие габариты фильтра на большой частоте преобразования и низкое качество стабилизации выходного напряжения при быстром изменении входного. Цель изобретения - повышение качества стабилизации выходного напряжения и улучшение весогабаритных характеристик-.и частотных свойств конвертора. Поставленная цель достигается тем, в стабилизированный конвертор , содержащий входной фильтр, подключенный ко-входу инвертора с выходным силовым трансформатором, выходной выпрямитель с фильтром и узел управления, включающий в себя широтноимпульсный модулятор с выходным управляющим трансформатором, выходная обмотка которого подключена к инвертору , компаратор, выход которого подключен к модулятору, его неинвертирующий вход к выходам усилителя обратной связи и генератора треугольного напряжения, а инвертирующий вход -; к средней точке резистивного делителя напряжения, подключенного к входным выводам модулятора и к выходу выпрямителя вспомогательного п тания, выполненного по двухгГолупериоднйй схеме со средней точкой вых ной обмотки трансформатора развязки задающего генератора, первичная обмотка которого выполнена с OTBO.JJOM от средней точки и подключена крайними выводами к коллекторам двух вы ходных трс1нзисторов, причем задающий генератор подключен к входному фильтру через вспомогательный стаби лизатор, введен смесительный трансформатор, крайние выводы первичной обмотки которого через дополнительно введенные диоды подключены к кол лекторам упомянутых выходных транзисторов задающего генератора, ее средний вывод подключен ко входу упомянутого вспомогательного стабилизатора, а выходная обмотка подклю чена ко входу вновь введенного дете тирующего выпрямителя, выход которо го подключен параллельно выходу выпрямителя вспомогательного питания через дополнительно введенный резис тивный делитель подгрузкй, средняя точка которого через вновь введенный конденсатор подключена к инвертирующему входу упомянутого компара тора. . Кроме того, генератор треугольного напряжения узла управления выполнен на двух интегрирующих RС-цепочках, резистивный вход которых подключен к крайним выводам выходно обмотки упомянутого трансформатора развязки задающего генератора, их средние точки через встречно вклю ченные диоды подключены к выходному резистору, при этом точка соединения последних образует выходной вывод генератора, а конденсаторные входы цепочек соединены с другим выводом выходного резистора и общей точкой соединения диодов упомянутого выпря мителя вспомогательного питания, при чем выходной вывод генератора подклю чен к выходу усилителя обратной свя зи через дополнительный конденсатор связи. На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вариант исполнения схемы -генератора треугольного напряже..Стабилизированный конвертор соде жит входной выпрямитель 1, подключенный ко входу инвертора 2 с выход ным трансформатором 3 и выходным вы прямителем 4, узел 5 управления, вкл чающий в себя широтно-импульсный модулятор 6 с выходным управляющим трансформатором 7, выходная обмотка которого подключена к инвертору, компаратор 8, выход которого подклю чен к модулятору, неинвертируквдий вход - к выходу усилителя 9 обратной связи 1i генератора 10 треугольноге напряжения, а инвертирующий вход подключен к средней точке деителя напряжения на резисторах 11 12, подключенного к выходу выпряителя 13 вспомогательного питания, выполненного по двухполупериодной схеме на-диодах 14 и 15, подключенных к крайним выводам вторичной бмотки 16 трансформатора 17 развязки задающего генератора 18, при этом редний вывод этой обмотки образует дин выходной вывод выпрямителя, а очки соединения диодов - другой ыходной выход. Задающий генератор 18 выполнен на двух выходных Транзисторах 19 и 20, коллекторы которых подключены к крайним выводам первичной обмотки 21 трансформатора 17 задающего генератора, при этом последний подключен к входному фильтру через вспомогательный стабилизатор 22, смесительный трансформатор 23, крайние выводы первичной обмотки 24 которого через диоды 25 и 26 подключены к коллекторам выходных транзисторов задающего генератора. Выходная обмотка 27 указанного смесительного трансформатора подключена ко входу детектирующего выпрямителя 28, выход которого подключен параллельно выходу выпрямителя 13 вспомогательного питания через делитель подгрузкй на резисторах 29 и 30, средняя точка последнего через конденсатор 31 подключена к инвертирующему входу компаратора В, Генератор треугольного напряжения выполнен на двух интегрирующих RC-цепочках на резисторах 32 и 33 и конденсаторах 34 и 35, средние точки этих цепочек через встречно включенные диоды 36 и 37 подключены к выходному резистору 38, при этом точка соединения последних образует выходной вывод 39 генератора треугольного напряжения, который через конденсатор 40 подключен к выходу усилителя 9 обратной связи, при этом резистивные входы RC-цепочек подключены к крайним выводам вторичной обмотки 16 трансформатора 17 развязки задающего генератора 18, а конденсаторные . входы RС - цепочек соединены с точкой соединения диодов 14 и 15 выпрямителя 13 вспомогательного питания, а средний вывод первичной обмотки 21трансформатора 17 развязки задакядего генератора 18 подключен ко входу вспомогательного стабилизатора 22. Стабилизированный конвертор работает следующим образом. При подаче входного напряжения питания начинает работать задающий ген ератор 18, через выходные транзисторы 19 и 20 которого выходное напряжение вспомогательного стабилизатора 22прикладывается к одной из полуобмоток первичной обмотки 21 трансформатора 17 развязки, а.на его выходной обмотке 16 появляется напряжение прямоугольной форма, которое используется после выпрямления диодами 14 и 15 выпрямителя 13 вспомогательного питания для питания узла широтно-импульсного модулятора 6 с выходным трансформатором 7, компаратора 8 и усилителя 9 обратной связи. Одновременно генератор двойной частоты, выполненный на двух интегрирующих RC-цепочках 32, 34 и 33, 35 выраба;гывает на общем выходном выводе 39 сигнал треугольной , который через конденсатор 40 связи подается на неинвертирующий вход компаратора 8, на который подается сигнал с усилителя 9 обратной связи. На инвертирующий вход компаратора подается- напряжение с резистивного делителя напряжения 11 и 12. На входно трансформаторе 7 широтно-импульсного модулятора б вырабатываются управляющие импульсы (меандр с регулируемой паузой).которые управляют работо транзисторного инвертора 2 таким образом, что каждому изменению входного напряжения соответствует своя длительность управляющих импульсов., что и обеспечивает стабилизацию выпрямленного напряжения на выходных .выводах устройства. При этом генератор двойной частоты напряжения треугольной фор1иы обеспечивает короткие длительности фронтов .управляющих импульсов, что в свою очередь , обеспечивает работу устройсв-ва .на повышенных частотах.

При появлении во входном напряжении быстроизменяющихс.я скачков напряжения любой формы смесительный трансформатор 23 смешивает сигнал быстроизменяющихся скачков входного напряжения с напряжением несущей частоты преобразования прямоугольной формы, подаваемым с коллекторов выхоных транзисторов 19 и 20 задающего генератора 18 через диоды 25 и 26 соответственно на крайние выводы первичной обмотки 24 этого трансформатора. На вторичной обмотке 27 смесительного трансформатора 2 3 выделяются суммарные сигналы, которые обрабатываются детектирующим выпрямителем 28 таким образом, что на его постоянном выходе появляются сигналы быстройзменяющихся скачков входного напряжения в сумме с постоянным напряжением.

На резистивном делителе 29 и 30 подгрузки 1зыделяется напряжение сигнала алгебраической суммы напряжения питания узла 5 управления, вырабатываемое выпрямителем 13 вспомогателного питания от обмотки 16 трансформатор.а 17 развязки., и напряжения выхода детектирующего выпрямителя 28. Только быстроизменяющиеся скачки

входного напряжения передаются через разделительный конденсатор 31 на инвертирующий вход компаратора 8 широтно-импульсной модуляции с резистивным делителем 11 и 12 входного напряжения питания узла- 5 управления. В результате компаратор 8 широтно-импульсной модуляции сравнивает напряжение сигналов быстроизменяюидахся скачков входного напряжения и напряжения резистивного де0лителя 11 и 12 узла у.правления на инвертирующем входе с усиленным напряжением рассогласования усилителя 9 обратной связи и сигналом генератора 10 треугольного напряже5ния на неинвертирующем входе, а также управляет широтно-импульсным модулятором 6 с выходным управляющим трансформатором 7 таким образом, что транзисторный инвертор 2 отраба0тывает быстроизменяющиеся скачки входного напряжения. При этом, преобразуй электрическую энергию входного напряжения на большой частоте преобразования через силовой трансформатор 3 и выходной выпрямитель 4

5 с фильтром в электрическую энергию выходного напряжения, стабилизированный преобразователь значительно улучшает тем самым ее электрические параметры. В частности значительно

0 уменьшаются амплитуды откликов в выходном напряжении на быстроизменяющиеся скачки входного напряжения и уменьшаются номиналы индуктивностей дросселей и емкостей конденсаторов

5 входного 1 и выходного 4 фильтров вследствие повышения быстродействия узла 5 управления и переложения сглаживазощих функций фильтров на стабилизированный конвертор.

0

Применение изобретения позволяет значительно уменьшить по сравнению с известными решениями амплитуды откликор в выходном напряжении на быстроизменяющиеся скачки входного напряжения, поднять частоту преобра5зования, уменьшить объем и вес входных и выходных фильтров.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

J

/

+0 /Гх

Ш

/7

пп

ш

/52

37