Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий ключевой усилитель мощности с трансформаторным выходом, входом подключенный к входным клеммам , а выходом связанный с выходными клеммами, генератор пилообразного напряжения, выходом непосредственно подключенный к первому входу узла сравнения и через узел синхронизации соединенный с входом триггера, усилитель обратной связи, подсоединенный первым входом к выходу узла этсшонного напряжения, вторым входом соединенный с выходными клеммами, а выходом подключенный к второму входу узла Сравнения, два логических элемента И, выходами подключенных к входам управления усилителя мощности , первыми входами подсоединенных к выходу узла сравнения, а вторыми входами соответственно соединенных с противофазными выходами триггера, отл ич ающий ся тем, что, с целью повышения КПД с одновременным повышением надежности, в него введены RS-триггер и формирователи импульсов, входами подключенные па- . раллельно силовым выводам ключей усилителя мощности, причем первые входы $ подсоединены к общей точке ключей (О усилителя мощности, а выходами соединены с входами RS-триггера, выс ходы которого подсоединены к третьим входам логических элементов И, причем вход и соответствующий ему выход RS-триггера связаны со смежными ключами усилителя мощности, to to to 4

12224 А

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(5() Г> 05 Г 1/6 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ы !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3365657/24-07 (22) 16.12.81 (46) 15 ° 04.83. Бюл. )) 14 (72) A. В. Астахов и A. М. Шадрин (71) Опытно-конструкторское бюро приборов контроля и автоматики (53) 621.316.722/.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 479101, кл. G 05 F 1/64, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 517014, кл. G 05 F 1/56, 1976. (54)(57) 1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий ключевой усилитель мощности с трансформаторным выходом, входом подключенный к входным клеммам, а выходом связанный с выходными клеммами, генератор пидообразного напряжения, выходом непосредственно подключенный к первому входу узла сравнения и через узел синхронизации соединенный с входом триггера, усилитель обратной . связи, подсоединенный первым входом к выходу узла эталонного напряжения, вторым входом соединенный с выходными клеммами, а выходом подключенный к второму входу узла сравнения, два логических элемента И, выходами подключенных к входам управления усилителя мощности, первыми входами подсоединенных к выходу узла сравнения, а вторыми входами соответственно соединенных с противофазными выходами триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД с одновремен-. ным повышением надежности, в него введены RS-триггер и формирователи импульсов, входами подключенные параллельно силовым выводам ключей усилителя мощности, причем первые входы Щ подсоединены к общей точке ключей усилителя мощности, а выходами соединены с входами RS-триггера, выходы которого подсоединены к третьим входам логических элементов И, причем вход и соответствующий ему выход RS-триггера связаны со смежными ключами усилителя мощности, 1012224

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что формирователь импульсов содержит последовательно включенные между его входами конденсатор, первый резистор

Изобретение относится,к электронике и может найти применение в системах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры широкого ,применения. 5

Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий генератор, генератор пилообразного напряжениФ koMпаратор, триггер, селекторы, усилител мощности и блок обратной связи (1 1.

Недостатком известного преобразователя является наличие "сквозного" тока, который обусловлен инерционностью электронных ключей. Появление

"сквозного" тока вызывает дополнительные потери мощности и существенно .снижает надежность работы электронных ключей преобразователя, вплоть до выхода их из строя.

Наиболее близким к предлагаемому 20 является преобразователь, содержащий ключевой усилитель мощности с трансформаторным выходом, входом подключенный к входным клеммам, а выходом связанный с выходными клеммами, гене- 25 ратор пилообразного напряжения, выходом непосредственно подключенный к первому входу узла сравнения и через узел синхронизации соединенный с входом триггера, усилитель обратной свя- Зр зи, подсоединенный первым, входом к выходу узла эталонного напряжения, вторым входом соединенный с входными клЕммами, а выходом подключенный к входу узла сравнения, два логических элемента И, выходами подключенных к входам управления усилителя мощности, первыми входами подсоединенных к выходу узла сравнения, а вторыми входами соответственно соединен- 4О ных с противофаэными выходами триггера (2 1.

Недостатками известного устройства являются низкий КПД и малая надежность, обусловленная, во-первых, наличием "сквозных" токов в усили- 45 теле мощности и, во-вторых, возможностью в переходных режимах либо при воздействии внешних помех повторного включения ранее насыщенного транзистора усилителя мощности, что 50 вызывает насыщение его трансформатора и приводит к отказу всего устройства. и параллельно соединенные второй ре- зистор и диод, причем общая точка первого и второго резисторов подключена к выходу, а другой вывод второго резистора — к первому входу.

Цель изобретения - повышение КПД с одновременным повышением надежности стабилизированного преобразователя постоянного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий ключевой усилитель мощности с трансформаторным выходом, входом подключенный к входным клеммам, а выходом связанный с выходными клеммами, генератор пилообразного напряжения, выходом непосредственно подключенный к первому входу узла сравнения и через узел синхронизации соединенный с входом триггера, усилитель обратной связи, подсоединенный первым входом к выходу узла эталонного напряжения, вторым входом соединенный с выходными клеммами, а выходом подключенный к второму входу узла сравнения, два логических элемента И, выходами подключенных к входам управления усилителя мощности, первыми входами подсоединенных к выходу узла сравнения, а вторыми входами соответственно соединенных с противофазными выходами триггера, введены RS-триггер и формирователи импульсов, входами подключенные параллельно силовым выводам ключей усилителя мощности, причем первые входы подключены к общей точке ключей усилителя мощности, а выходами соединены с входами RSтриггера, выходы которого подсоединены к третьим входам логических элементов И, причем вход и соответствующий ему выход RS-триггера связаны со смежными ключами усилителя мощности.

Формирователи импульсов включают в себя последовательно включенные между их входами конденсатор, первый резистор и параллельно соединенные второй резистор и диод, общая точка первого и второго резисторов подключена к выходу, а другой вывод второго резистора - к первому входу формирователей °

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит ге- .

1012224 включают в себя последовательно включенные между их входами конденсатор

18, первый резистор 19 и паралелльно соединенные второй резистор 20 и диод 21, причем общая точка резисторов

19 и 20 подключена к выходам формирователей 16 и 17.

Работа устройства иллюстрируется временными диаграммами напряжений, 40 приведенными на фиг. 2, где а — входные напряжения узла 3 сравнения, б - выходное .напряжение узла 3 срав нения в, г - выходные напряжения триггера 8; д — выходное напряжение 45 логического элемента И б, е — выходное напряжение логического элемента И 7, ж — напряжение выходной об-! мотки трансформатора 13 усилителя 10 мощности) з — выходное напряжение формирователя 16 импульсов, и — выходное напряжение формирователя 17 импульсов к, л - выходные напряжения триггера 15.

Работа стабилизированного преобразователя постоянных напряжений осуществляется следующим образом.

Пилообразное напряжение генератора 1 подается на неинвертирующий вход узла 3 сравнения, на инвертирующий вход которого. поступает напря 60 жение усилителя 2, пропорциональное выходному напряжению устройства (фиг. 2а). На выходе узла 3 сравнения формируются прямоугольные импульсы, длительность которых обратно 65 нератор 1 пилообразного напряжения, . усилитель 2 обратной связи, соединенный с входом- узла 3 сравнения, другим входом соединенного с генератором 1 и охваченного-обратной связью посредством резистора 4, коммутатор

5, состоящий из двух логических элементов И б и 7, триггер 8, который через узел 9 синхронизации подключен к выходу генератора 2, усилитель 10 мощности, состоящий из двух смежных транзисторов 11 и 12, включенных в двухтактную схему инвертора совместно с трансформатором 13, выходом подключенного к выпрямителю 14 с фильтром, RS-триггер 15, подключен-15 ный входом S через формирователь 16 импульса параллельно переходу эмиттер — коллектор транзистора 11, входом R — через второй формирователь

17 импульсов параллельно тому же переходу транзистора 12. Прямой и ин= версный выходы триггера подключены соответственно к входам логических элементов И 7 и б, другие входы которых подключены к выходу узла 3 25 .сравнения и парафазным выходам триггера 8, а выходы — к входам усилителя 10 мощности. Выход выпрямителя 14, являющийся одновременно выходом стабилизатора; подключен к входу усилителя 2 обратной- связи.

Формирователи 16 и 17 импульсов пропорциональна выходному напряжению (фиг. 2б) .Эти импульсы совместно с импульсами триггера 8 (фиг. 2в и г) поступают на входы элементов

И б и 7 коммутатора 5, по сигналам которого (фиг. 2д и е),„усилитель

10 мощности генерирует напряжение прямоугольной формы в выходной обмотке трансформатора 13 (.фиг. 2ж).

При работе усилителя 10 мощности транзистора 11 и 12 попеременно открываются и закрываются ° Например, если транзистор 12 закрыт, а транзистор

11 открыт, импульсы с формирователей 16 и 17, представляющие собой продифференцированные импульсы с транзисторов 11 и 12,- устанавливают триггер 15 я состояние, разрешающее прохождение управляющего сигнала через элемент И 6, так как на инверсном выходе триггера 15 появляется сигнал логической единицы (фиг. 2л), и запрещающее прохождение сигнала через элемент И 7, так как на прямом выходе триггера 15 присутствует логический нуль (фиг. 2к). По окончании действия управляющего сигнала транзистор 11 закрывается и импульс с формирователя 16 (фиг. 2а) сменяет состояние триггера 15 на противоположное, т.е. теперь открываться имеет возможность транзистор 12. Если транзисторы 11 и 12 усилителя 10 мощности: имеют большое время спада, то задний фронт импульса на обмотке трансформатора 13 затягивается (фиг. 2ж) по сравнению с управляющим импульсом.

Последнее может привести в известном стабилизаторе к перекрытию раэнополярных импульсов и появлению "сквоз-. ного" тока. В предложенном .стабилизаторе триггер 15 запрещает прохождение управляющего импульса на один из транзисторов, пока смежный транзистор не закроется, поэтому режим

"сквозного" тока в предложенном стабилизаторе невозможей. Формирователи импульсов 16 и 17,устраняют возможность появления на входах триггера

15 одновременно сигналов логической единицы, что недопустимо для RS-триггеров. Длительность импульсов формирователей 16 и 17 выбирают достаточной для срабатывания триггера 15.

Дополнительным преимуществом предложенного стабилизатора является то, что он. устраняет возможность появления в усилителе 10 мощности сдвоенных импульсов, возникающих при кратковременном отключении нагрузки.

При воздействии на стабилизатор помехи (фиг. 2а), возникающей при кратковременном отключении нагрузки, импульсы на выходе узла 3 сравнений могут отсутствовать (фиг. 2б) ° Последнее может привести в известном стабилизаторе к появлению импульса той же полярности, что и предыдущий

1012224

Составитель Ю. Опадчий

Редактор Л. Алексеенко Техред Ж.Кастелевич Корректор М Демчик

Заказ 2764/59 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", .r. Ужгород, ул. Проектная, 4 (фиг . 2ж). Эти сдвоенные импульсы насыщают трансформатор 13 усилителя

10 мощности, в результате транзисторы 11 и 12 выходят иэ строя. B пред- ложенном преобразователе триггер 15 обеспечивает чередование импульсов разной полярности на трансформаторе

13 усилителя 10 мощности.

Таким образом, устранение "сквозного" тока позволяет повысить КПД устройства по сравнению с известны- E ми за счет исключения дополнительных потерь в усилителе мощности. Существенно повышается также надежность за счет устранения как "сквозного" тока, так и возможности появления в усилителе мощности сдвоенных импульсов, возникающих при кратковременном отключении нагрузки.