Стабилизированный источник постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/46 H02M7/217 

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного электропитания с преобразованием .частоты.

Известен стабилизированный источник постоянного напряжения, содержа; щий блок силовых ключей, соединенный с выходом первичного источника питания, два формирователя пилообразного высокочастотного сигнала, входы которых подключены к выходу задающего генератора и соответственно к выходам первичного источника питания и блока опорного напряжения, два компаратора, один из которых входами соединен с выходами первого формирователя пилообразного высокочастотного сигнала и блока опорного напряжения, а другой - с выходами второго формирователя пилообразного высокочастотного сигнала и первичного Источника питания, фазообразующий

блок управления, входы которого подключены к выходам задающего генератора и обоих компараторов, а выходк управляющему входу блока силовых ключей 1 .

Недостаток данного устройства определяется низким качеством стабилизации j поскольку изменение режима работы силовых ключей осуществляется только в. соответствии с изменениями входного напряжения, но без учета колебаний выходного напряжения, например при росте или снижении тока нагрузки.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные первичный источник питания , в частном случае с сетевым выпрямителем, и блок силовых ключей, измерительный орган, подключенный к выходным клеммам, инвертирующий усилитель, вход которого подключен к вы ходу измерительного органа, компаратор, один из входов которого соединен с выходом инвертирующего усилителя, генератор пилообразного высокочастотного сигнала, вход которого подключен к выходу первичного источника питания, а выход - к другому входу компаратора, фазообразуЮ1ДИЙ блок управления, вход которого соединен с выходом компаратора, а выход - с управляющим входом блока силовых ключей. Известное устройство обеспечивает изменение режима работы силовых ключей с учетом изменений как входного, так и выходного напряжений 2 Однако его недостаток опять же связан с невысоким качеством стабил зации, так как в качестве параметров реагирования используются действующие значения обеих контролируе мых величин. При отсутствии компенсации изменений мгновенных значений входного напряжения существенно воз растают пульсации выходного напряже ния . Целью изобретения является повы шение качества стабилизации выходного напряжения подобного источника. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник постоянного напряжения, содержа щий последовательно соединенные сет вой выпрямитель и блок силовых ключ измерительный орган, подключенный к выходным клеммам, инвертирующий уси литель, вход которого подключен к выходу измерительного органа, компаратор, один из входов которого со .динен с выходом инвертирующего уси лителя, генератор пилообразного высокочастотного сигнала, выход которого подключен к другому входу компаратора, фазообразующий блок управления, выход которого соединен с управляющим входом блока силовых ключей, введены второй компаратор, инвертор и логический элемент И, пр чем входы второго компаратора под ключены к выходам сетевого выпрямителя и генератора пилообразного высокочастотного сигнала, а выход соединен с одним из входов логического элемента И, другой вход которого через инвертор подключен к выходу первого компаратора, а выход соединен с входом фазообразующего блока управления. На фиг.1 представлена функциональная схема предложенного стабилизированного источника постоянного напряжения; на фиг. 2,а-е - временные диаграммы, иллюстрирующие работу его отдельных узлов. Силовой тракт устройства составляют последовательно соединенные сетевой выпрямитель 1 (фиг. 1), блок 2 силовых ключей (преобразователь напряжения), трансформатор 3 и нагрузочный блок 4 (с собственным выпрямителем). В состав источника входят также генератор 5 пилообразного (линейно подающего) высокочастотного сигнала 5 компаратора 6 и 7. первые входы которых соединены с выходом генератора 5- Вторые входы компараторов 6 и 7 подключены к выходам соответственно сетевого выпрямителя 1 и инвертирующего усилителя 8, .а выходы непосредственно и через инвертор 9 - к входам логического элемента И 10. Управление силовыми ключами преобразователя 2 напряжения осуществляется фазообразующим блоком 11 управления, вход которого соединен с выходом логического элемента И 10. Кроме того, устройство содержит связанный с трансформатором 3 вспомогательный выпрямитель 12 и блок 13 опорного напряжения, выходы которого подключены к входам блока И сравнения Выход последнего соединен с входом инвертирующего усилителя 8. Принцип работы источника сводится к следующему. Переменное сетевое напряжение выпрямляется выпрямителем 1 и подается на вход преобразователя 2 напряжения. Часть выпрямленного, пульсирующего напряжения поступает также в компаратор 6, где сравнивается с пилообразным высокочастотным сигналом генератора 5 (фиг..2,а). Широтно-импульсные сигналы на выходе компаратора 6 имеют место лишь при превышении пилообразного сигнала над выпрямленным (фиг. 2,6). Изменение длительности данных широтно-импульсных сигналов в течение одной полуволны выпрямленного напряжения происходит от максимума к минимуму и затем вновь к максимуму. Часть выходного напряжения, полученная с помощью вспомогательного V9 выпрямителя 12, сравнивается в блоке I сравнения с опорным напряжением источника 13. Выходной сигнал блока 1 сравнения инвертируется в усилителе 8 и поступает в компаратор 7 где сравнивается с тем же пилообразным высокочастотным сигналом генератора 5 (фиг. 2,в). Широтно-импульсны сигналы на выходе компаратора 7 имеют место лишь при превышении пилообразного сигнала над сигналом постоян ного тока инвертирующего усилителя 8 (фиг. 2,г). Закон изменения длительности данных широтно-импульсных си| налов фактически совпадает с характе ром изменения напряжения на нагрузочном блоке 4 при колебаниях тока нагрузки. - С выхода компаратора 6 непосредственно, а с выхода компаратора 7 че рез инвертор 9 последовательности ши ротно-импульсных сигналов поступают на логический элемент И 10, где реа лизуется операция совпадения, т.е. происходит вычитание выходных сигналов обоих компараторов. Следовательно,на выходах логического элемента И 10 и блока 11 управления появляются прямоугольные сигналы (фиг. 2,д), длительность которых находится в обратно-пропорциональной зависимости как от мгновенных значений входного сетевого напряжения, так и от выходного напряжения, подводимого к нагру зочному блоку . Управляя с помощью этих импульсов силовыми ключами преобразователя 2 напряжения, на выходе последнего будем иметь двухполярные вырезки сетевого напряжения с синусоидальной огибающей (фиг. 2,е). Наклон пилообразного сигнала выбирается таким образом, чтобы площад всех вырезок сетевого напряжения как в начале, так и в середине полуволн были одинаковыми. В этом случае на нагрузочном блоке формируется постоянное напряжение с незначительной пульсацией. Таким образом, одновременная отработка изменений мгновенных значений входного напряжения, а также колебаний выходного напряжения при изменениях тока нагрузки обеспечивает повышенное качество стабилизации выходного напряжения устройства. Формула изобретения Стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные сетевой выпрямитель и блок силовых ключей, измерительный орган, подключенный к выходным клеммам, инвертирующий усилитель, вход которого подключен к выходу измерительного органа, компаратор, один из входов которого соединен с выходом инвертирующего усилителя, генератор пилообразного высокочастотного сигнала, выход которого подключен к другому входу компаратора, фазообразующий блок управления, выход которого соединен с управляющим входом блока силовых ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стабилизации, в него введены второй компаратор, инвертор и логический элемент И, причем входы второго компаратора подключены к выходам сетевого выпрямителя и генератора пилообразного высокочастотного сигнала, а выход соединен с одним из входов логического элемента И, другой вход которого через инвертор подключен к выходу первого компаратора, а выход соединен с входом фазообразующего блока управления . Источники инфЬрмации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 05 F 1/56, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР № StllfeO, кл, 5 05 F 1/56, 1975.

Ч

tlELD.

t

h .n пи I II II 1

П л П HI П П

4

fff.f

17