Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в переменное Советский патент 1982 года по МПК G05F1/44 H02M7/537 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве многоканального источника электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны источники электропитания, содержащие последовательно соединенные регулирующий элемент, сглаживающий фильтр и преобразователь напряжения с трансформатором. Входное напряжение источника электропитания стабилизируется за счет изменения скважности импульсов регулирующего элемен.та, необходимое Количество выходных каналов образуется с помощью преобразователя напряжения с трансформатором, Напряжение на регулирующий элемент поступает с одного из выходов источника электропитания Ul

Наиболее близким к изобретению является стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий последовательно соединенные регулирующий элемент, сглаживающий фильтр, преобразователь напряжения с трансформатором со вспомогательной вторичной обмоткой, выпрямитель- , усилитель постоянного тока, соединенный со входом широтноимпульсиого модулятора, выход которого подключён ко входу короткозамыкателя, подключенного параллельно выходу управления регулирующего элемента. Вход усилителя постоянного тока подключен через фильтр и выпрямитель к вспомогательной обмотке трансформатора, К выходу выпрямителя через балластный резистор подкл Эчен вход регулирующего элемента. База регулирующего элемента и выход сглаживающего фильтра соединены запускающим резистором. Вход широтноимпульсного модулятора, соединен с выходом генератора пилообразного тока. Напряжение на вход генератора пилообразного тока подается с дополнительной обмоткой трансформатора. Принцип действия прототипа состоит в следующем. Напряжение пита20ния подается на преобразователь через запускающий резистор. Преобразователь запускается. На выходе выпрямителя возникает постоянное напряжение, которое через балластный ре25зистор отпирает регулирующий транзистор. Когда напряжение на выходе выпрямителя достигает заданной величины, с выхода усилителя постоянного тока через вход широтно-импульс30ного модулятора течет ток, вызывающий появление сигнала на его выходе. Этот сигнал воздействует на короткозамыкатель, который замыкает вход .управления регулирующего элемента. Скважность импульсов широтно-импульсного модулятора изменяется так, что напряжение на выходе выпрямителя стабилизируется. При этом стабилизируются все выходные напряжения устройства 23.

Недостатками прототипа являются его сложность, обусловленная нали-, ч-ием вспомогательной обмотки трансформатора, дополнительного выпрямителя и фильтра, установленного на выходе выпрямителя, необходимость специальной цепи запуска, малая стабильность выходных напряжений при изменении входного питающего напряжения, обусловленная наличием инерционных звеньев (преобразователя и трансформатора) в тракте регулирования, а малая устойчи-v вость и надежность работы источника электропитания.

Цель изобретения - повышение надежности работы источника электропитания, упрощение его схемы, увеличение стабильности выходных напряжений при изменении входного питающего напряжения..

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизирующем преобразователе постоянного напряжения в переменное, содержащем последователно соединенные регулирующий элемент сглаживающий фильтр и блок преобразования постоянного напряжения в переменное с выходным трансформатором, имеющим дополнительную вторичную обмотку, а таюхе узел сравнения . с двумя входами, выход которого через последовательно соединенные пороговый узел, усилитель и согласующий резистор подключен к управляющем входу регулирующего элемента, источник опорного напряжения, подключенный к одному из входов узла сравнения , интегрирующую цепь с двумя выходами и резистивный делитель напряжения, подключенный к выходу сгла живающего фильтра, интегрирующая цеп подключена к дополнительной вторичной обмотке выходного- трансформатора блока преобразования постоянного напряжения в переменное, один из выходов интегрирующей цепи через введенные последовательно соединенные раздлительный конденсатор и ограничительный резистор подключен ко второму входу узла сравнения, другой выход интегрирующей цепи - к общей питающей шине, а точка соединения резистиного делителя напряжения и узла сравнения подключена к точке соединения разделительного конденсатора и ограничительного резистора.

На чертеже представлен функциональная схема стабилизирующего преобразователя постоянного напряжения в переменное.

Источник электропитания содержит последовательно соединенные регулирующий элемент 1, сглаживающий фильт

2,резистивный делитель напряжения

3,блок преобразования 4, трансформатор 5 со вспомогательной вторичной обмоткой, а также интегрирующую цепь б, разделительный конденсатор 7, шунтирующий конденсатор 8, ограничительный резистор 9, узел сравнения 10, пороговый узел 11, усилитель 12, источник опорного напряжения 13, согласующие резисторы 14,15 и 16. Выводы 17 и 18 интегрирующей цепи 6 подключены к вспомогательной вторичной об.мотке трансформатора 5, вывод 19 интегрирующей цепи б через разделительный конденсатор.7 и ограничительный резистор 9 подключен к одному из входов узла сравнения 10. Выход 20 интег рирующей цепи 6 подключен к общей питающей шине. Выход узла сравнения 10 подсоединен непосредственно ко входу порогового узла 11, выходом подключенного ко входу усилителя 12, выход которого через согласующий резистор 14 подключен к регулирующему элементу 1 . Средняя точка делителя напряжения 3, включенного между выходом фильтра 2 и общей шиной, подключена к точке соединения разделительного конденсатора 7 и ограничительного ; резистора 9, параллельно нижнему плечу делителя включен шунтирующий конденсатор 8. Выходные напряжения источника электропитания снимаются с обмоток трансформатора, в частности, через выпрямитель 21 и фильтр 22

Источник электропитания работает следующим образом.

Напряжение, прямоугольной формы с выхода вспомогательной вторичной обмотки трансформатора 5 интегрирующей цепью 6 преобразуется в пилообразное напряжение и выделяется на нижнем плече делителя 3. Это пилообразное напряжение является модулирукяцим напряжением, необходимым для обеспечения работы источника . электропитания в режиме широтно-импульсного регулирования. На нижнем плече делителя 3 также выделяется часть напряжения с выхода сглаживающего фильтра 2. Суммарное напряжение с нижнего плеча делителя 3 через ограничительный резистор 9 поступает на один из входов узла cpkBнения 10, на второй вход КОТОРОГО подается постоянное стабилизированное напряжение с выхода источника опорного напряжения 13.

Разностный сигнал меяоду напряжениями, поступающими на указанные входы узла сравнения 10, с выхода узла сравнения 10 поступает на вход порогового узла 11, формирующего прямоугольные импульсы переменной длительности. Эти импульсы усиливаются усилителем 12 и управляют длительностью открытого и закрытого состояния регулирующего элемента 1. Раздельный конденсатор 7 предотвращает поступление постоянной соетавляюшей тока, текущего с выхода сглаживающего фильтра 2 через верхнее плечо делителя 3 к дополнительной вторичной обмотке трансформатор 5. Конденсатор 8 шунтирует нижнее плечо делителя 3 по высокой частоте предотвращая влияние высокочастотных помех, создаваемых на выходе сглаживающего фильтра 2,на работу источника электропитания. Ограничительный резистор 9 предназначен для ограничения тока во входной цепи узла сравнения 10. Улучшение стабильности выходных напряжений источника электропитания при изменении входного питающего напряжения вызвано тем, что сигнал на вход узла сравнения 10 поступает с выхода сглаживающего- фильтра 2 (через делитель напряжения 3), а не с дополнительной вторичной обмотки трансформатора, как в прототипе, т.е. из тракта регулирования исключена часть инерционных звеньев (преобразователь и трансформатор). Кроме того, в предлагаемом источнике электропитания на вход узла срав нения 10 через интегрирующую цепь б, разделительный конденсатор 7 и ограничительный рез.истор 9 подается также сигнал с дополнительной вторичной обмотки трансформатора. Формула изобретения Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в переменно содержащий последовательно соединенные регулирующий элемент, сглаживающий фильтр и блок преобразовав ния постоянного напряжения, в переменное с выходным трансформатором, имеющим дополнительную вторичную обмотку, а также узел сравнения с двумя входами, выход которого через последовательно соединенные пороговый узел, усилитель и согласующий резистор подключен к управляю.щему входу регулирующего элемента, источник опорного напряжения, подключенный к одному из входов узла сравнения, интегртруквдук) цепь с двумя выходами и резистивный делитель напряжения, подключенный к выходу сглаживающего фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения при изменении питающего напряжения, а также повьшения надежности и упрощения схемы, интегрирующая цепь подключена к дополнительной вторичной обмотке выходного д-рансформатора блока преобразования постоянного напряжения в переменное. один из выходов интегрируквдей цепи через введенные, последовательно соединенные разделительный конденсатор и ограничительный резистор подключен ко второму входу узла сравнения, другой выход интегрирующей цепи - к общей питающей шине, а точка соединения резистивного делителя напряжения и узда сравнения подключена к точке соединения раэдел1 тельного конденсатора и ограничительного резистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Мелешкин В.И. и др. Миниатюризация преобразователей переменного напряжения в стабилизированное постоянное. Сб. ЭТвА, ВЫП.7, М.j Советское радио, 1975, с.36-45. 2.Авторское свидетельство СССР 513359, кл. G 06 F 1/64, 1974.