Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 G05F1/64 

1

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в источниках питания радиоаппаратуры.

Известен стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в постоян-ное, содержащий мостовой усилитель мощности на базе коммутирующих транзисторов и выходного трансформатора, задающий генератор, широтно-импульсный модулятор, сравнивающий блок, симметрирующий трансформатор, выпрямитель и сглаживающий фильтр 1.

Недостатками этого устройства являются сложная функциональная схема и йевысокий КПД вследствие того, что в мостовом усилит.еле мощности ток первичной обмотки выходного трансформатора протекает по двум коммутирующим транзисторам, что приводит к удвоению потерь на коммутацию по сравнению с двухтактной схемой усилителя мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, содержащий дроссель, выходной трансформатор, два силовых ключа, выпрямитель, емкостный фильтр, задающий генератор, компаратор, триггер, два элемента ИЛИ, сравнивающее устройство и источник опорного напряжения 2.

Недостатками этого устройства являются больщие пульсации выходного напряжения и больщие габариты емкостного фильтра вследствие того, что в моменты одновременного открытия обоих силовых ключей напряжение на вторичной обмотке выходного трансформатора равно нулю, т.е.

.Q отсутствует непрерывная передача энергии от выходного трансформатора в емкостный фильтр и нагрузку.

Целью изобретения является уменьшение пульсаций выходного напряжения стабилизирующего преобразователя постоянного

15 напряжения при одновременном уменьшении габаритов путем уменьщения габаритов фильтра.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизирующий преобразователь посто2Q янного напряжения в постоянное, содержащий задающий генератор, выход которого соединен с входами триггера и управляемого одновибратора, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам триггера, а выходы подключены к управляющим входам первого и второго силовых ключей усилителя мощности с трансформаторным выходом, который через выпрямитель и фильтр одключен к выходным выводам, которые через блок обратной связи соединены со входом управляемого одновибратора, введены третий и четвертый элементы И, третий и четвертый силовые ключи и дроссель, включенный между одной из питающих шин и средним выводом первичной обмотки трансформатора усилителя мощности, крайние выводы которой через третий и четвертый силовые ключи соединены с общей точкой соединения дросселя с питающей щиной, причем управляющие входы третьего и четвертого силовых ключей соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И, первые входы которых подключены к второму выходу управляемого одновибратора, а вторые входы подключены соответственно к первому и второму выходам триггера. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема стабилизирующего преобразователя; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит задающий генератор 1, триггер 2, дроссель 3, включенный между первой клеммой источника питания и средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора 4, вторичная обмотка которого через выпрямитель 5 и емкостный фильтр б соединена с выходными клеммами, одна из которых соединены со второй клеммой источника питания, а вторая с первым входом сравнивающего устройства 7, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения 8, первый 9 и второй 10 силовые ключи, включенные между крайними выводами первичной обмотки выходного трансформатора 4 и второй клеммой источника питания, третий 11 и четвертый 12 силовые ключи, четыре элемента И 13-16 и управляемый одновибратор 17, первый вход которого подключен к выходу сравнивающего устройства 7, а второй вход подключен к выходу задающего генератора 1 и входу триггера 2, прямой выход которого подключен к первым входам первого 13 и третьего 15 элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам управляемого одновибратора 17 и к первым входам соответственно второго 14 и четвертого 16 элементов И, вторые входы которых подключены к инверсному выходу триггера 2, при этом выходы элементов И 13-16 подключены соответственно к управляющим входам силовых ключей 9-12, которых третий 11 и четвертый 12 включены между первой клеммой источника питания и точками соединения крайних выводов первичной обмотки выходного трансформатора 4 соответственно с первым 9 и вторым 10 силовыми ключами. Предлагаемый стабилизирующий преобразователь работает следующим образом. Задающий генератор 1 формирует прямоугольные импульсы, поступающие на входы триггера 2 и управляемого одновибратора 17, которые запускаются положительными фронтами этих импульсов (фиг. 2 ивых. ивых-арвых /). Длительность выходного импульса управляемого одновибратора 17 определяется выходным сигналом сравнивающего устройства 7. Элементы И 13-16 из прямых и инверсных выходов триггера 2 и управляемого одновибратора 17 формирует четырехканальный щиротно-модулированный сигнал (фиг. 2 иБЫХи.ЬГвыхц- ъыхк кытск), который поступает на управляющие входы силовых ключей 9-12. Предположим, что в момент времени to присутствует сигнал на выходе первого элемента И 13, т.е. открыт первый силовой ключ 9. В этом случае входное напряжение источника питания через дроссель 3 приложено к первичной обмотке выходного трансформатора 4 и ток в контуре источник питания - дроссель 3 - первичная обмотка выходного трансформатора 4 - первый силовой ключ 9 начинает возрастать (фиг. 2-3). При этом напряжение на первичной обмотке выходного трансформатора 4 равно разности напряжения источника питания и напряжения на дросселе (фиг. 2 Удр). В момент времени t закрывается первый силовой ключ 9 и открывается третий силовой ключ 22 и ток дросселя протекает по контуру дроссель 3 - первичная обмотка выходного трансформатора 4 - третий силовой ключ 11. В этом режиме стабилизированный преобразователь не потребляет ток от источника питания, а в нагрузку передается энергия, запасенная в дросселе 3. При этом напряжение на дросселе 3 меняет знак и ток в нем снижается. В момент времени t происходит отключение третьего 11 и включение второго 10 силового ключа, напряжение на первичной обмотке выходного трансформатора 4 меняет знак, ток в дросселе 3 увеличивается. В момент времени tj закрывается второй 10 и открывается четвертый 12 силовой ключ, ток в дросселе 3 начинает падать, энергия, запасенная в нем, через выходной трансформатор 4 передается в нагрузку. В момент времени t4 закрывается четвертый 12, открывается первый 9 силовой ключ, и далее процесс переключения повторяется. Стабилизация выходного напряжения осуществляется изменением соотнощения интервалов времени t|-12, tj- t и tj-tj, . Ток дросселя 3, не прерываясь, поочередно протекает по каждой из полуобмоток выходного трансформатоpa 4. Если индуктивность дросселя достаточно велика, колебания тока дросселя 3 в процессе переключений малы, что обеспечивает выходной ток выпрямителя 5 непрерывным и с малыми пульсациями. Это обеспечивает значительное уменьшение пульсаций выходного напряжения предлагаемого устройства по сравнению с прототипом. При этом назначение емкостного фильтра 6 заключается в устранении коротких провалов выходного тока выпрямителя 5, которые появляются при выпрямлении прямоугольного напряжения за счет инерционности диодов выпрямителя 5 и индуктивности рассеивания вторичной обмотки выходного трансформатора 4. Ввиду того, что длительность этих провалов значительно меньше периода выпрямляемого напряжения, габариты емкостного фильтра 6 в предлагаемом устройстве незначительны. Формула изобретения Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий задающий генератор, выход которого соединен с входом триггера и управляемого одновибратора, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам триггера, а выходы подключены к управляющим входам первого и второго силовых ключей усилителя мощности с трансформаторным выходом, который через выпрямитель и фильтр подключен к выходным выводам, которые через блок обратной связи соединены со входом управляемого одновибратора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения пульсаций выходного напряжения при одновременном уменьшении габаритов, в него введены третий и четвертый элементы И, третий и четвертый силовые ключи и дроссель, включенный между одной из питающих шин источника питания и средним выводом первичной обмотки трансформатора усилителя мощности, крайние выводы которой через третий и четвертый силовые ключи соединены с точкой соединения дросселя с питающей щиной, причем управляющие входы третьего и четвертого силовых ключей соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И, первые входы которых подключены ко второму выходу управляемого одновибратора, а вторые входы подключены соответственно к первому и второму выходам триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 660167, кл. Н 02 М 3/335, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2693384/07, кл. Н 02 М 3/335, 1978. 7///////У Y//////// У/7//7