Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

(54) СТАБИЛИЗИЮВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электротехнике н может быть использовано во вторичных источниках электропитания для преобразования :и ста&ишзацни постоянного напряжения.

Известен преобразователь напряжения, содержащий задающий генератор, генератор пилообразного напряжения, компаратор, усилитель мощиостн, выпрямитель, фильтр, цепь обратной связи, делитель частоты и два селектора, вход делителя частоты подклю юн к выходу задаю-,,} щего генератора, входы селекторов к выходу делителя частоты и выходу коммутатора, а. выходы селекторов к входу усилителя мощности 1.

Недостатком этого преобразователя является j, токовая перегрузка силовых транзисторов во время пуска, когда проходит переходной процесс заряда выходных конденсаторов.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь постоянного напряжения, в 20 котором исключен указанный недостаток благодаря главному нарастанию при пуске длительности импульсов, открьгеающих силовые транзисторы. Этот преобразователь содержит силовой

выпрямитель с фильтром, подключенный к выходному трансформатору двухтактного усилителя мощности на силовых транзисторах, базы которых соединены с выводами полуобмоток трансформатора управляющего предварительного усилителя и через диоды подключены к выводам полуобмоток трансформатора запирающего предварительного усилителя, выполненных по двухтактной схеме на транзисторах, причем базы транзисторов первого из них соединены с выходами первой пары, а базы транзисторов второго - с выходами второй пары логических элементов И, первые входы первой пары этих злементов соединены с выходами первого . делителя частоты, а первые входы второй (пры этих элементов соединены с выходами второго делителя частоты, вторые входы первой пары злементов И соединены через первый инвертор со вторыми входами второй пары злементов И, первый вход щиротно-импульсного модулятора соединен через первый конденсатор с выходом формирователя пилообразного напряжения, а второй вход , - с выходными выводами преобразователя, входы делителей частоты сое-, 398 динены между собой через второй инвертор, причем вход последнего подключен к выходу задающего генератора и к входу формирователя пилообразного напряжения, и вспомогательный стабилизатор напряжения, к выходу которого подключены источник опорного напряжения, первый и второй двухрезистивные делители напряжения, причем средняя точка первого делителя напряжения подключена к первому входу компаратора и через обратно включенный диод - к второму входу шнротно-импульсного модулятора, первьЕЙ вход которого соединен со средней точкой второго делителя напряжения, выход формирователя пилообразного напряжения через второй конденсатор соединен с вторым входом компаратора и через резистор - со средней точкой интегрирующей RC-цепи, подключенной к выходу источника опорного напряжения 2. Недостатками данного преобразователя является отсутствие активного запирания силовых транзисторов в процессе пуска (в течение нескольких периодов работы преобразователя) и, как следствие этого, несимметрия длительности импульсов напряжения, приложенного к первич ным полуобмотками выходного трансформато ра, одностороннее насыщение сердечника зтого трансформатора и токовая перегрузка одного из силовых транзисторов в конце полупериода Цель изобретения - повыщение надежности Цель достигается тем, что в преобразовател введен дополнителыаш логический элемент И, один вход которого соединен с выходом компаратора, другой вход - с выходом щиротноимпульсного модулятора, а выход - с вторым входами первой пары элементов И. На чертеже показана принципиальная электрическая схема преобразователя. Стабилизированный преобразователь содержи выпрямитель 1 с фильтргам 2, подключенный к выходному трансформатору двухтактного усилителя мощности на транзисторах 3 и- 4, базы которых соединены через резисторы 5 и 6 с полуобмоткамн 7 и 8 трансформатора 9 управляющего предварительного усилителя на транзисторах 10 и 11, и через диоды 12 и 13 с полуобмотками 14 и 15 трансформатора 16 запирающего предварительного усилителя на транзисторах 17 и 18. Базы транзисторов управляющего предварительного усилителя подключены к выходам первой пары логических элементов И 19 и 20, а базы транзисторов запирающего - к выходам второй пары логических элементов И 21 и 22. Первые вхЬд первой пары соединены с выходом щиротноимпульсного модулятора 23, а первые входы второй пары с выходом инвертора 24. Вторые входы первой пары подключены к выходам первого делителя частоты 25, вторые входы 4 второй пары к выходам второго делителя частоты 26. Задающий генератор 27 связан с входом второго делителя частоты через второй инвертор 28, а с входом первого и с входом формирователя пилообразного напряжения 29 непосредственно. На выходе вспомогательного стабилизатора 30 установлены первый делитель напряжения на резисторах 31 и 32, второй делитель на резисторах 33 и 34, опорный источник 35. Средняя точка первого делителя соединена с инвертирующим входом 36 компаратора 37. На выход опорного источника 35 подключена интегрирующая цепь из резистора 38 и конденсатора 39, средняя точка которого через резистор 40 соединена с инвертирующим входом 41 компаратора 37, подключенным через; кондсентатор 42 к выходу формирователя пилообразного напряжения 29 н через конденсатор 43 к средней точке второго делителя напряжения, которая подключена к неинвертирующему входу 44 щиротно-импульсного модулятора, а его инвертирующий вход 45 подключен через прямой диод 46 к входу Зб компаратора 37 и к выходу фильтра 2 непосредственно, выход компаратора 37 соединен с третьими входами первой пары схем совпадения, вход инвертора 24 соединен с выходом схемы совпадения 47, к одному входу которой подключен выход )тио-импульсного модулятора 23, к другому - выход компаратора 37. Устройство работает следующим образом. В первый момент времени после включения напряжение на выходе устройства, а следовательно, и на инвертирующем входе 45 цгаротноимпульсного модулятора 23 равно нулю. На выходе его устанавливается напряжение, отпирающее схемы совпадения 19, 29 и 47. Напряжение на конденсаторе 39 в первый момент времени также равно нулю. Следовательно равно нулю и напряжение на неинвертирующем входе 41 компаратора 37. На выходе компаратора 37 устанавливается напряжение, запирающее схемы совпадения 19, 29 к 47. Так как выход схемы совпадения 47 связан с входами схем совпадения 21 к 22 через инвертор 24, то при запертой схеме совпадения 47 схемы совпадения 21 и 22 открыты и импульсы с выходов делителя частоты 26 поступают на базы транзисторов 17 и 18 запирающего предварительного делителя, отпирая их на время длительности импульса. На обмотках трансформатора 16 формируется двухполярное прямоугольное напряжение, которое, поступая через диоды 12 и 13 на базы транзисторов 3 и 4, обеспечивает поддержание на их переходах база-эмиттер запирающего напряжения. По мере заряда конденсатора 39 на выходе компаратора 37 формируется последовательность импульсов. длительность которых возрасает от нуля до утсановившегося значения. Эти импульсы, поступая на входы схем совпадения 19 н 20, открывают их на время длительности импульса, обеспечивая прохождение на это время импульсов с выходом делнтеля частоты 25 на базы транзисторов 10 и И и формирование управляющего напряжения на обмотках трансформатора 9. Одновременно импульсы с выхода компаратора 37 поступают на вход схемы совпадения 47, отпирая ее на время длительности импульса. С выхода схемы совпадения 47 импульсы через инвертор 24 поступают на . входы схем совпадения 21 и 22, запирая их н время длительности импульса, формируемого на выходе компаратора 37. По мере нарастания напряжения на конденсаторе 39 коэффициент заполнения импульсов на выходе компар тора 37 и на обмотках трансформатора 9 увеличивается, а на обмотках трансформатора 16 уменьшается, причем момент формирования импульсов на обмотках трансформатора 9 совпадает с моментом формирования паузы в запирающем напряжении, снимаемом с обмоток 14 и 13 трансформатора 16. Следовательно, сразу же после окончания управляющего импульса, формируемого , допус тим, на полуобмотке 7 трансформатора 9, с полуобмотки 14 трансформатора 16 через диод 12 на базу ранее открытого транзистора 3 поступает напряжение, обеспечивающее его форми рованное запирание. По мере приближения выходного напряжения к номинальному значению на выходе щиротно-импульсного модулятора формируются импульсы, длительность которых уменьщается по мере увеличения выходного напряжения. В момент, когда длительность импульсов на ыходе щиротно-импульсн го модулятора 23 станет меньще длительности выходных импульсов компаратора 37, работой устройства начинает управлять пшротно-импуль сный модулятор 23, обеспечивая стабилизацию выходного напряжения конвертора.. Таким образом, в предлагаемом устройстве как в установившемся режиме, так и во время запуска, определяемого от момента включения до установления на выходе конвертора номинального напряжения, на обмотках трансформатора 16 формируется запирающее напряжение, обеспечивающее форсированное запирание транзисторов 3 и 4 сразу же после включения устройства. Тем самым устраняется опасность возникновения значительной асимметрии по длительности импульсов, формируемых каждый полупериод транзисторами 3 и 4. При зтом исключается возможность одностороннего насьиления сердечника трансформатора усшга946 теля мощности во время запуска и связанное с зтим появление всплесков коллекторного тока, во много раз превышаютцих ток транзистора в установивщемся режиме. Все это повыщает надежность устройства. Формула изобретения Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой выпрямитель с фильтром подключенный к выходному трансформатору двухтактного усилителя : мощности на силовых транзисторах, базы кот торых соединены с выводами полуобмоток трансформатора управляющего предварительного усилителя и через диоды подключены к выводам полуобмоток трансформатора запирающего предварительного усилителя, вьшолненных по двухтактной схеме на транзисторах, причем базы транзисторов первого из них соединены с выходами первой пары, а базы транзисторов второго - с выходами второй пары логических элементов И, первые входы первой пары этих элементов соединены с выходами первого делителя частоты, а первые входы второй пары этнх элементов соединены с выходами второго делителя частоты, вторые входы первой пары элементов И соединены через рервый инвертор с вторыми входами второй пары элементов И, первый вход щиротно-импульсного модулятора соединен через первый конденсатор с выходом формирователя пилообразного напряжения, а второй вход - с выходными выводами преобразователя, входы делителей частоты соедлнены между собой через второй инвертор, причем вход последнего подключен к выходу задающего генератора и к входу формирователя пилообразного напряжения, « вспомогательный стабилизатор напряжения, к выходу которого подключены источник опорного напряжения, первый и второй двухрезистивные делители напряжения, причем средняя тхэчка первого делителя напряжения подключена к первому входу компаратора и через обратно включенный диод - к второму входу щиротно-импульсного модулятора, первый вход которого соединен со средней точкой второго делителя напряжения, выход формирователя пилообразного напряжения черюз второй конденсатор соединен с вторым входом компаратора и через резистор - со средней точкой интегрирующей RC-цепи, подключенной к выходу источника опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введен дополнительный логический элемент И, один вход которого соединен с выходом компаратора, другой вход - с выходом широтно-импульсного модулятора, а выход 7с вторыми входами первой пары элементов Источники информации, принятые во внимание при экспертизе И.1- Авторское сввдетельство СССР № 479101, 9821648 кл. С 05 F 1/64, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР № 748721, кл. Н 02 М 3/335, 1980.