Стабилизированный преобразователь постоянного низкого напряжения в постоянное высокое Советский патент 1981 года по МПК G05F1/64 H02M3/335 

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в технике измерений, например, в качестве источника измерительного напряжения 90-500 В прибора, измеряющего сопротивление изоляции кабельных линий связи в режиме, близком к режиму холостого хода.

Известен стабилизированный преобразователь постоянного низкого напряжения в постоянное высокое, содержащий источник постоянного низкого напряжения, к которому подключен стабилизатор входного напряжения, и резистор на выходе преобразователя в качестве балластного сопротивления 1.

Недостатком этого преобразователя напряжения является больщое потребление тока от источника постоянного низкого напряжения.

Наиболее близким к изобретению является стабилизированный преобразователь постоянного низкого напряжения в постоянное высокое, содержащий общую для низкого и высокого напряжений силовую шину, последовательно включенный со стороны низкого напряжения регулирующий элемент, источник опорного напряжения и элемент сравнения, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента 2.

Недостатком известного устройства является его малая экономичность за счет значительного потребления тока схемой управления от источника постоянного тока низкого напряжения особенно в рабочем режиме, близком к режиму холостого хода, вследствие чего, при равных условиях эксплуатации, известное устройство имеет большую массу из-за больщей массы источ10 ника постоянного тока низкого напряжения. Целью изобретения является повышение экономичности известного преобразователя напряжения путем снижения тока, потребляемого от источника постоянного тока низ15 кого напряжения и упрощение схемы.

Достигается это тем, что в стабилизированном преобразователе постоянного низкого напряжения в постоянное высокое источник опорного напряжения включен входом к выходу для подключения нагрузки, а его выход соединен с входом введенного элемента вычитания, другой вход которого соединен с выводом для подключения нагрузки, а выход - с входом элемента сравнения, другой

25 вход которого соединен с выводом для подключения питающего источника. При этом элемент вычитания и источник опорного напряжения выполнены из последовательно соединенных нелинейного элемента и рези30 стора, один вывод которого соединен с общей шиной, а другой вывод с нелинейным элементом и входом элемента сравнения, причем другой вывод нелинейного элемента использован в качестве входа источника опорного напряжения, а в качестве элемента сравнения использован составной регулирующий элемент на транзисторах разного типа проводимости, вход которого соединен с общей точкой нелинейного элемента и резистора. На фиг. 1 представлена блок-схема стабилизированного преобразователя; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема. Предлагаемый преобразователь содержит регулирующий элемент 1, элемент преобразования 2, источник 3 опорного напряжения, элемент 4 сравнения (вычитания и усиления), элемент 5 вычитания опорного напряжения из выходного. В этой схеме входное напряжение поступает на регулирующий элемент 1 и элемент сравнения 4. С регулирующего элемента напряжение поступает на элемент преобразования 2. После элемента преобразования полученное выходное напряжение У„и,( поступает на источник 3 опорного напряжения t/on и на элемент 5 вычитания опорного напряжения из выходного, на который также поступает опорное напряжение. Полученная в элементе вычитания 5 разность напряжения ( - U) поступает на элемент сравнения 4, где из этой разности вычитается входное напряжение и получается управляющее напряжение t/y(t/eb,x-f/o,,) (1) С элемента сравнения усиленный управляющий сигнал поступает на регулирующий элемент, обеспечивая тем самым стабилизацию выходного напряжения. Определим приращение управляющего сигнала при изменении входного напряжения. Для этого, учитывая, что Ьвь,х « , - коэффициент преобразовагде п - ния напряжения предложенной схемой (), продифференцируем (1) по (л-1)А((«-1)А,х (3) Так как «, то ,, Т. е. приращение управляющего напряжения в (п-I) раз превыщает величину изменения входного напряжения, что эквивалентно включению в цепь обратной связи обычного усилителя с коэффициентом усиления по напряжению (п-I). 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Таким образом, предложенная схема по зволяет без обычного усилителя в цепи обратной связи осуществить усиления управляющего сигнала в (п-1) раз. А как известно, чем выще усиление в цепи обратной связи, тем лучше стабильность выходного напряжения. На фиг. 2 элементам блок-схемы соответствуют следующие элементы принципиальной схемы. Роль регулирующего элемента 1 выполняет транзистор 6, в качестве источника опорного напряжения использован нелинейный элемент 7, в качестве элемента сравнения 4 (вычитания и усиления) использован транзистор 8, а элемента вычитания 5 - резистор 9. Выводы 10, -102 служат для подключения к источнику низкого напряжения, а выводы 11, -112 служат для подключения нагрузки. Транзисторы 6 и 8 имеют противоположную проводимость. Нелинейный элемент 7 и транзисторы 6 и 8 образуют цепь обратной связи, которая является отрицательной из-за действия транзистора 8 элемента усиления. Резистор 9 и нелинейный элемент 7 предназначены для получения опорного напряжения, а также напряжения, равного разности между выходным и опорным напряжением, и, кроме того, для создания начального смещения диодов выпрямителя или других нелинейных элементов в инверторе. Резистор 9 обеспечивает также начальное смещение базы транзистора 8. Транзистор 8элемента усиления и резистор 9 предназначены для задания начального смещения на транзисторе 6 регулирующего элемента. При включении стабилизированного преобразователя напряжения транзистор 8 элемента усиления максимально открывается током базы, протекающим через резистор 9. Выходной ток данного транзистора 8, протекая через базу транзистора 6 регулирующего элемента, максимально его открывает. При этом падение напряжения на транзисторе 6 минимально, и на выводы 12, и 122 элемента преобразования 2 подается напряжение почти равное напряжению источника постоянного тока низкого напряжения (выводы 10, -Юг). После запуска элемента преобразования 2 под действием его выходного напряжения через резистор 9 и нелинейный элемент 7 начинает протекать ток. При этом на нелинейном элементе 7 образуется напряжение, которое можно считать постоянным. Напряжение на резисторе 9, равное разности между выходным напряжением и напряжением на нелинейном элементе, сравнивается с входным напряжением.

На базу транзистора 8 элемента усиления подается напряжение, равное разности между напряжением на резисторе 9 и на входе схемы. Абсолютная величина отрицательного потенциала базы транзистора 8 элемента усиления увеличивается по сравнению с первоначальным моментом. Это приводит к уменьшению тока базы транзистора 8 и уменьшению напряжения, которое подается на выводы 12, и 122 элемента преобразования 2. При этом напряжение на его выводах 12з и 124 также уменьшается.

Этот кратковременный процесс происходит до тех пор, пока на выходе схемы не установится напряжение, определяемое параметрами ее элементов.

При изменении напряжения на выходе схемы, например, под действием нагрузки или из-за изменения напряжения источника постоянного тока низкого напряжения в соответствии с вышеописанным изменится падение напряжения на транзисторе 6 регулируюшего элемента, и напряжение на выходе схемы восстановится.

Изменение напряжения источника постоянного тока низкого напряжения компенсируется большой крутизной изменения напряжения на резисторе 9, что является следствием включения его.

Таким образом, предлагаемый преобразователь напряжения экономичнее известного преобразователя напряжения по току, по-, требляемому от источника постоянного низко го напряжения.

Поэтому данный преобразователь напряжения весит меньше известного преобразователя напряжения, так как при строго заданном минимальном количестве часов работы в предлагаемом преобразователе напряжения требуется иметь источник постоянного тока низкого напряжения меньшей мош,ности и, следовательно, меньшего веса, по сравнению с известным преобразователем напряжения.

Это особенно важно при использовании предлагаемого преобразователя напряжения, так как он является частью малогабаритных переносных приборов для измерения сопротивления изоляции и других параметров кабельных линий связи.

Итак, предлагаемый стабилизированный преобразователь постоянного низкого напряжения в высокое по сравнению с сушествуюшими является наиболее экономичным по току, потребляемому от источника постоянного низкого напряжения, имеет меньший вес и при этом позволяет получить достаточно стабильное выходное напряжение.

Формула изобретения

1. Стабилизированный преобразователь

постоянного низкого напряжения в постоянное высокое, содержаш,ий общую для низкого и высокого напряжений силовую шину, последовательно включенный со стороны низкого напряжения регулирующий элемент,

источник опорного напряжения и элемент сравнения, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью повыщения его стабильности, упрощения схемы и снижения потребляемой мощности, источник опорного напряжения включен входом к выводу для подключения нагрузки, а его выход соединен со входом введенного элемента вычитания, другой вход которого соединен с выводом для подключения нагрузки, а выход - с входом элемента сравнения, другой вход которого соединен с выводом для подключения питающего источника.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что элемент вычитания и источник опорного напряжения выполнены из последовательно соединенных нелинейного элемента и резистора, один вывод которого

соединен с общей щиной, а другой вывод с нелинейным элементом и входом элемента сравнения, причем другой вывод нелинейного элемента использован в качестве входа источника опорного напряжения.

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве элемента сравнения использован составной регулирующий элемент на транзисторах разного типа проводимости, вход которого соединен с общей точкой нелинейного элемента и резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 144541, Н 02М 7/515, 1970.

2.Заявка Японии 49-41963, кл. 56 А21, 1975.

о///