Стабилизированный преобразователь напряжения

Стабилизированный преобразователь напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий вспомогательный узел питания, задающий геиератор, выход которого соединен с входом формирователя пилообразного, напряжения и входом делителя частота / два выхода которого подключены к первым входе соответствующих селекторов , вторые и третьи входы которых соединены с выходами соответственно широтно-импульсного модулятора и генератора импульсов нарастаю- , щей длительности, содержащего компаратор , выход которого является.выходом генератора, а первый вход входом генератора, к второму входу крмпаратора подклюрчены первые вывода резистора и конденсатора, вторые выводы которых соединены соответст- i венно с выходом вспомогательного узла питания и общей шиной, выход формирователя пилообразного напряжения подключен к первому входу широтноимпульсного модулятора и входу генератора импульсов .нарастающей длительности , выход согласующего усилителя соединен с входом усилителя мощности , к выходу которого подключены последовательно соединенные выпрямитель и сглаживающий фильтр, выход фильтра подключен к второму входу г широтяр-импульсного модулятора и является выходом устройства, о т л иj4 а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности, устранения перегрузок устройства и уменьшения (Г помех в сети, в него введены пороговый блок и три ключа, npjH4eM к выхоС ду вспомогательного узла питания подключен вход порогового блока, выход которого соединён с управляющими входами ключей, два из которых включены между выходами селектбров и рходами согласующего усилителя, а |третий - между общей шиной и вторым входом компаратора генератора импульi .coB нарастающей длительности.

СОК13 СОВЕТСКИХ

CNNIIMo

РЕСПУ6ЛИК

3($fj Q 05 Г 1/64

Щ Я:()щ (,)цдка

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ПАТ2ЛТ!и е

) "

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2l) 3301961/24-07 (22) 18.06.81 (46) 15.06.83. Бюл. . (72) В.A. Маркелов, Н.М. Целикнн и Н.Е. Комраков (53) 621.314.57(088 8) (56) 1. Авторское:свидетельство СССРНГ

В 479101, кл. G 05 F 1/64, 1973, 2; Авторское свидетельство СССР

9 748721 кл. Н 02 М 3/335, 1978. .(54)(52). СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗО-..

ВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий вспомогательный узел питания, задающий генератор, выход которого соединен c входом формирователя пилообразного. напряжения и входом делителя частоты, два выхода которого подключены к первык входам соответствующих селекторов, вторые и третьи входы кото рых соединены с выходами соответст.венно широтно-импульсного модулятора и генератора импульсов нарастающей длительности, содержащего компаратор, выход которого является вы} ходом генератора, а первый вход — входом генератора, к второму входу компаратора подключены первые выводы резистора и конденсатора, вторые

- „„SU„„A выводы которых соединены соответст-; венно с выходом вспомогательного узла питания и общей шиной, выход формирователя пилообразного напряжения подключен к первому входу широтноимпульсного модулятора и входу генератора импульсов .нарастающей длительности, выход согласующего усилителя соединен с входом усилителя мощности, к выходу которого подключены последовательно соединенные выпрями:тель и сглаживающий фильтр, выход фильтра подключен к второму входу широтно-импульсного модулятора и яв ляется выходом устройства, о т л и:ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, устранения g

Ф перегрузок устройства и уменьшения помех в сети, в него введены пороговый блок и три ключа, причем к выходу вспомогательного узла питания. подключен вход порогового блока, выход которого соединен-с управляющими Я входами ключей, два из которых включены между выходами селекторов. и .входами согласующего усилителя, а третий - между общей шиной и вторым

,входом компаратора генератора импуль сов нарастающей длительности.

1023310

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для формирования стабилизированного напряжения питания электронных устройств.

Известно Устройство, содержащее 5 задающий генератор, генератор пилообразного напряжения, компаратор, делитель частоты, два селектора, усилитель мощности, выпрямитель, фильтр и цепь обратной связи, причем вход 10 ,делителя подключен к задающему генератору, входы селекторов к выходам делителя и выходу компаратора, а выходы селекторов ко входу усилителя мощности (1). 15

Однако в известном устройстве при его включении и выключении на вход- усилителя мощности поступает не. сформированный по амплитуде, длительности и фазе сигнал управления, при котором ключевые элементы усилителя работают в линейном режиме, через них протекает сквозной ток и ток насыщения силового трансформатора, в результате чего на ключевых элементах в течении достаточного продолжительного времени рассеивается большая мощность и от питающей сети потребляется большой ток, а это снижает надежность всего устройства и создает перегрузку и помеху в питающей сети. Причиной появления несформированного сигнала управления является то, что функциональные эле" менты устройства управления, как всякое электронное устройство, выпол- 35 няют свои функции только при ограниченном диапазоне величин питающего напряжения, выше и ниже которого их работоспособность не гарантируется.

Вследствие этого при включении и вы- 4р ключении устройства в течение времени, когда напряжение питания функциональных элементов устройства управления меньше своего минимальнодопустимого значения, на вход усили- 45 теля мощности, поступает несформированный по амплитуде, длительности и фазе сигнал, при котором силовые элементы усилителя не входят в режим насыщения, через них протекают сквоз- 1 ные токи и токи насыщения силового трансформатора. Все это приводит к существенной перегрузке усилителя по току и мощности, что повышает вероятность выхода его силовых элементов из строя и потому снижает надежность известного устройства и соз дает перегрузку и помеху в питающей . сети.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее си- 60 ловой выпрямитель с фильтром, подключенный к трансформатору двухтактного усилителя мощности на силовых транзисторах, базы которых подсоединены через резисторы к полуобмоткам транс.65 форматора предварительного усилителя на транзисторах и через диоды - к полуобмоткам трансформатора, эапирающего предварительного усилителя на транзисторах. Базы транзисторов управляющего усилителя подключены к выходам первой нары элементов И, а базы запирающего к выходам второй пары элементов И. Первые входы первой пары соединены с выходом широтно-импульсного модулятора непосредственно, а первые входы второй пары через первый инвертор, вторые же входы первой пары подключены к соответствующим входам первого делителя часто

l ты, а второй пары - к соответствующим выходам второго делителя частоты.

Задающий генератор устройства связан с входом второго делителя частоты через второй инвертор, а с входом первого и входом формирователя пилообразного напряжения непосредственно.

Устройство содержит вспомогательный стабилизатор напряжения, на выходе которого установлен первый и второй делитель напряжения на резисторах и опорный источник. Средняя точка первого делителя напряжения соединена с инвертирующим входом компаратора.

На выход опорного источника подключена. интегрирующая цепь из резистора и конденсатора, средняя точка которой через резистор соединена с неинвертирующим входом компаратора, подключенным через конденсатор к выходу формирователя пилообразногр напряжения, который через другой конденсатор соединен со средней точкой второго делителя напряжения, подключенной к неинвертирующему входу широтно-импульсного. модулятора, а его инвертирующий вход подключен через прямой диод ко входу компаратора и к выходу выпрямителя непосредственно (2).

Однако в этом устройстве, как и в предыдущем, при его включении и выключении на вход усилителя мощности поступает несформированный по амплитуде, длительности и фазе сиг-, нал управления, при котором ключевые . элементы усилителя работают в линей ном режиме. Через них протекают сквозной ток и ток насыщения силового трансформатора, в результате чего на ключевых элементах в течение достаточно продолжительного времени рассеивается большая мощность, а это снижает надежность устройства. По той же причине в известном устройстве при его включении не обеспечивается плавное нарастание потребляемого тока, так как через усилитель мощности протекает неуправляемый ток большой величины, что наряду с перегрузкой усилителя по току и мощности создает эначительиую перегрузку та помеху в питающей сети..,10233 10

На чертеже изображена функциональ ная схема предлагаемого стабилизированного преобразователя напряжения.

Устройство содержит вспомогательный узел 1 питания, задающий генератор 2, выход которого соединен с входом формирователя 3 пилообразного напряжения и входом делителя 4 частоты, два выхода которого подключены к первым входам соответствующих селекторов 5 и 6, вторые и третьи входы которых соединены с выходами соответственно широтно-импульсного -. 40 модулятора 7 и генератора 8 импульсов нарастающей длительности, содержащего компаратор 9, выход которого asляетс. : выходом, а первый вход - входом генератора, и к второму входу

Цель изобретения - повышение надежности устройства, устранение пеperpy3oK устройства и уменьшение помех в сети, создаваемых им при включении и выключении.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий вспомогательный узел питания, задающий генератор, выход которого соединен с входом формирователя пилообраз- 10 ного напряжения и входом делителя частоты, два выхода которого подклю« чены к первым. входам соответствующих селекторов, вторые и третьи входы которых соединены с выходами соот- 15 ветственно широтно-импульсного модулятора и генератора импульсов нарастающей длительности, содержащего компаратор, выход которого является выходом генератора, а первый вход — 7П входом генератора, к второму входу компаратора подключены первые выводы резистора и конденсатора, вторые выводы которых соединены соответственно с выходом вспомогательного узла питания и общей шиной, выход формирователя пилообразного напряжения подключен к первому входу широтноимпульсного модулятора и входу генератора импульсов нарастающей длительности, выход согласующего усилителя соединен с входом усилителя мощности, к выходу которого подключены последовательно соединенные выпрямитель и сглаживающий фильтр выход фильтра подключен .к второму входу широтно-импульсного модулятора и является выходом устройства, введены пороговый блок и три ключа, причем к выходу вспомогательного узла питания подключен вход порогового блока, 40 выход которого соединен с управляющими входами ключей, два из которых включены между выходами селекторов и входами согласующего усилителя, а третий - между общей шиной и вто- 45 ,рым входом компаратора генератора импульсов нарастающей длительности. компаратора 9 подключены первые вы.воды резисторов 10 и конденсатора

11, вторые выводы которых соединены соответственно с выходом вспомогательного узла питания и общей шиной, выход формирователя 3 пилообразного напряжения подключен к первому входу генератора 8 импульсов нарастающей длительности, выход согласующего усилителя 12 соединен с входом усилителя 13 мощности, к выходу которого подключены последовательно соединенные выпрямитель 14 и сглаживающий фильтр 15, выход фильтра 15 подключен по второму входу широтно-импульсного модулятора 7 и является выходом преобразователя, к выходу вспомогательного узла 1 питания. подключен вход порогового блока 16, выход которого соединен с управляющими входами ключей 17, — 19, два из которых включены между выходами селекторов

5 и 6 и входами согласующего усилителя 12, а третий - между общей шиной и вторым входом компаратора 9 генератора 8 импульсов нарастающей длительности.

l устройство работает следующим об-. разом.

Вспомогательный узел 1 питания формирует напряжение питания функциональных элементов устройства управления. Выходной импульсный сигнал задающего генератора 2 поступает на вход формирователя 3 пилообразного напряжения и через делитель 4 частоты - на первые входы селекторов 5 и 6. При этом в течение одного периода частоты задающего генератора открыт селектор 5, а в течение следующего — селектор 6. Пилообразное напряжение выхода формирователя 3 поступает на первый вход широтноимпульсного модулятора 7. С выхода широтно-импульсного модулятора 7 через селекторы 5 и .6, открытые ключи

:17 и 18 и согласующий усилитель 12 на вход усилителя мощности 13 поступает широтно-модулированный импульсный сигнал. Выходное напряжение усилителя мощности 13 через выпрямитель

14 и сглаживающий фильтр 15 поступает на выход устройства и на второй вход широтно-импульсного модулятора 7. Всякое изменение под действием дестабилизирующих факторов выходного напряжения устройства приводит к компенсирующему его изменению длительности импульсов выходного сигнала широтно-импульсного модулятора, что обеспечивает заданную стабильность выходного напряжения устройства. При включении устройства, когда выходное напряжение вспомогательного узла 1 питания меньше минимально допустимого значения, пороговый блок 16 находится в выключен1023310

ИИПИ Заказ 4212/33 раж 874 Подписное ном состоянии при котором ключи 17 и 18 закрыты, ключ 19 открыт, конден« сатор ll разряжен и сигнал управления на вход усилителя мощности 13 не поступает. Когда напряжение питания устройства управления достигает своего допустимого значения, пороговый блок 16 включается по сигналу с его выхода ключи 17 и 18 открываются, а ключ 19 закрывается и емкость

11 заряжается. В процессе заряда емкости 11 генератор 8 формирует с частотой задающего генератора последовательность импульсов нарастающей длительности, которые поочередно через селекторы 5 и 6 и открытые клю-f5 чи 17 и 18 поступают на входы согласующего усилителя 12, а с его выхода — на вход усилителя мощности 13, что обеспечивает плавное нарастание токов сглаживающего фильтра 15 и 7п усилителя 13 мощности, а также тока, потребляемого от сети и выходного напряжения устройства. Когда выходное напряжение устройства достигает своего номинального значения, длительность импульсов, поступающих на вход усилителя мощности 13, ограничивается длительностью импульсов, поступающих на вторые входы селекторОв

5 и 6 с выхода широтно-импульсного модулятора, от которого осуществляется дальнейшее регулирование выходного напряжения устройства. По окончании заряда конденсатора 11 генератор 8 импульсов нарастающей длительности отключается. В процессе выклю,чения устройства, когда выходное напряжение узла питания управления уменьшается до своего минимально-до-. пустимого значения, пороговый блок

16 выключается и ключи 17 и 18 закрываются, а ключ 19 — открывается.

При этом прекращается поступление на вход усилителя 13 мощности сигнала управления и разряжается конденсатор 11 генератора 8 импульсов нарастающей длительности.

B предлагаемом устройстве к выходу узла питания управления подключен вход порошкового блока, выход которого соединен с управляющими входами ключей, два из которых включены между выходами селекторов и входами согласующего усилителя, а третий между общей шиной и вторым входом компаратора генератора импульсов нарастающей длительности.Все это исключает при его включении и выключении поступление на вход усилителя мощности несформированного сигнала управления,, что предотвращает возникновение в усилителе сквозных токов,токов насыщения силового трансформатора и линейных режимов работы силовых элементов и, тем самым, обеспечивает высокую надежность устройства, устраняет перегрузку и уменьшает до минимума помеху в питающую сеть. Предлагаемое устройство может быть эффективно использовано, когда силовые элементы усилителя мощности работают в предельно допустимых режимах или не выдерживает больших перегрузок по току и мощности, а так же когда существенно ограничены допустимые величины перегрузок сети и уровня помех в ней. иал ППП "Патент" ужгород, ул. Проектная, 4