Стабилизированный преобразователь переменного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M7/537 G05F1/64 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение отн сится к электротехнике, а именно к устройствам преобразования энергии постоянного тока на входе в энергию переменного тока на выходе, и может быть использовано для питания радиоаппаратуры.

Известно устройство, содержащее двухтактный преобразователь, регулирующий элемент, LC-фильтр, эмиттерный повторитель, ключевые каскады и тунельный диод. В этом устройстве стабилизация выходного напряжения достигается за счет подачи на преобразователь выходного напряжения LC-фильтра, стабилизированного обратной связью через узел выделения сигнала ошибки .Г.

Недостатками этого устройства являются несинусоидальная форма выходного напряжения и его невысокая стабильность при изменениях величины нагрузки. Это объясняется особенностями построения схемы преобразователя и наличием в нем трансформатора, вторичная обмотка которого является выходом устройства. Тот факт, что переключение транзисторов преобразователя осуществляется в нем под током

при напряжении, которое подается с выхода LC-фильтра, обуславливает относительно невысокую эксплуатационную надежность устройства.

Недостатки этого устройства устранены в преобразователе, в котором осуществлена синхронизация переключения ключевых элементов инвертора и питающего его напряжения 2.

Однако в этом преобразователе не шена проблема стабилизации выходного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизированный преобразователь переменного напряжения, содержащий соединенные последовательно регулирующий элемент и инвертор, выход которого подсоединен к выходным выводам, а управляющие входы связаны с задающим генератором синусоидального напряжения, выход которого

20 через выпрямитель подключен к одному из входов регулирующего элемента, другой вход которого подключен к блоку обратной связи 3.

Однако в данном устройстве возможно появление искажений формы выходного напряжения из-за появления фазового сдвига между опорным сигналом, поступаюш.им на регулирующий элемент и сигналом обратной связи. По этой же причине трудно синхронизировать моменты переключения транзисторов инвертора с его питающим напряжением, что влияет на режимы переключений транзисторов и, в конечном итоге, на надежность устройства. Цель изобретения - улучшение формы выходного напряжения и повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управляющие входы инвертора соединены с выходом задающего генератора синусоидального напряжения через введенный пороговый элемент. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в различных точках схемы представлены на фиг. 2. Стабилизированный преобразователь содержит регулирующий элемент 1, выход которого соединен со входом LC-фильтра 2, а вход к источнику постоянного тока (напряжения). Выход LC-фильтра 2 соединен СО входом делителя 3 напряжения и со входом преобразователя 4, выполненного в виде мостовой схемы, в каждом плече которой имеется коммутируемый элемент, например транзистор. Коммутируемые элементы мостовой схемы обозначены позициями 5-8. Работой регулирующего элемента 1 управляет блок обратной связи, содержащий ключевой каскад 9, выход которого соединен с соответствующим управляющим входом регулирующего элемента 1. Вход ключевого каскада 9 подключен к выходу узла 10 выделения ошибки, который имеет два управляющих входа. Первый из входов узла 10 выделения ошибки подсоединен к выходу делителя 3 напряжения, который может быть выполнен, например резистивным. Второй вход узла 10 выделения ощибки подключен к выходу выпрямителя 11 опорного напряжения. В состав устройства входит генератор 12 опорного синусоидального напряжения, выход которого подключен ко входу выпрямителя 11 опорного напряжения и ко входу порогового элемента 13. Выходы порогового элемента 13 подключены к управляющим входам коммутируемых элементов мостового преобразователя 4. Общая точка соединения коммутируемых элементов 5 и 7 и общая точка соединения коммутируемых элементов 6 и 8 являются входом диагонали постоянного тока мостового преобразователя 4. Общая точка соединения коммутируемых элементов 5 и 6 и общая точка соединения коммутируемых элементов 7 и 8 являются выходами диагонали переменного тока мостовой схемы преобразователя 4, которые подключены к выходным клеммам устройства. На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 14 - выходное напряжение опорного генератора 12, 15 - выходное напряжение выпрямителя 11; 16 - выходное напряжение LC-фильтра 2; 17 - напряжение на выходе устройства (на выходе преобразователя 4) 18 - напряжение на выходе порогового устройства 13. Устройство работает следующим образом. Генератор 12 синусоидального опорного напряжения вырабатывает синусоидальное напряжение, частота которого задана параметрами генератора. Это напряжение подается на соответствующие входы выпрямителя 11 и порогового элемента 13. На выходе выпрямителя получается напряжение 15 (фиг. 2). На выходе фильтра 2 напряжение будет пропорционально напряжению, которое подается на один из входов узла 10 выделения ошибки. При подаче на соответствующий вход узла 10 выделения ошибки напряжения 15 (фиг. 2) выходное напряжение фильтра 2 соответственно изменяется (фиг.2, позиция 16). При помощи преобразователя 4 напряжение с выхода фильтра 2, поступающее на диагональ постоянного тока, преобразует в синусоидальное напряжение Usbix Управление коммутирующими элементами мостовой схемы преобразователя 4 элементами 5-8, например транзисторами, осуществляется пороговым элементом 13, который срабатывает при прохождении входным синусоидальным напряжением линии нулевого напряжения. Соответственно осуществляется и переключение транзисторов мостовой схемы преобразователя. При изменении полярности входного синусоидального напряжения 14 (фиг. 2) позиция в одном случае включаются в работу транзисторы коммутируемых элементов 6 и 7, а в другом случае - коммутируемых элементов 5 и 8. Переключение коммутируемых элементов осуществляется в моменты отсутствия на них напряжения. Это обеспечивает повыщение эксплуатационной надежности устройства в целом. Цепь обратной связи, замкнутая через блоки 1, 2, 3, 10 и 9, обеспечивает эффективную стабилизацию величины выходного напряжения на выходных клеммах устройства. Постоянство частоты и амплитуды переменного напряжения на выходе устройства обеспечивается стабильностью генератора 12 опорного синусоидального напряжения, Работа цепи обратной связи проявляется в компенсации разности напряжений, прилагаемых в соответствующие моменты времени к первому и второму входу узла выделения ошибки. При достаточно большой глубине обратной связи эта разность напряжений становится весь.ма малой (пренебрежимо малой) и тогда между напряжением на выходе устройства и опорным синусоидальным напряжением устанавливается строгая пропорциональность. В этом случае форма и мгновенное значение амплитуды выходного напряжения с высокой степенью достоверности повторяет форму и мгновенное значение амплитуды опорного синусоидального напряжения (с учетом соответствующего коэффициента пропорциональности). Этот положительный эффект наблюдается и при изменении величины нагрузки. Переключение транзисторов коммутируемых элементов мостового преобразователя происходит в моменты времени, когда напряжение на них равно нулю. Это исключает образование сквозных токов, характерных для других известных преобразователей, обеспечивает повышение эксплуатационной надежности устройства по сравнению с известными устройствами. Поскольку частота колебаний выходного напряжения определяется частотой опорного синусоидального напряжения и может быть наперед задана, данное устройство может быть эффективно использовано в случаях, когда для питания радиотехнического устройства необходимо переменное напряжение нестандартной частоты. Таким образом, данное устройство позволяет получить лучшую форму выходного сигнала и повысить надежность. Формула изобретения Стабилизированный преобразователь переменного напряжения, содержащий соединенные последовательно регулирующий элемент и инвертор, выход которого подсоединен к выходным выводам, а управляющие входы связаны с задающим генератором Синусоидального напряжения, выход которого через выпрямитель подключен к одному из входов регулирующего элемента, другой вход которого подключен к блоку обратной связи, отличающийся тем, что, с целью улучщения формы выходного напряжения и повышения надежности, управляющие входы инвертора соединены с выходом задающего генератора синусоидального напряжения через введенный пороговый элемент. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 530406, кл. Н 02 М 7/537, 1974. 2.Патент Франции № 2314612, кл. Н 02 М 7/48, 1977. 3.Авторское свидетельство СССР № 530322, кл. G 05 F 1/44, 1975.