Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТАБИЛИЗИРОВЛННЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ,содержащий включенный между входными и выходными выводами узел регулирования , задающий генератор, соединенныйс его первым выходом формирователь треугольных импульсов, выводы питания которого подключены к входньпч выводам, компаратор, соединенный первым входом с выходом формирователя треугольных импульсов, блок согласования, включенный мехсду выходом компаратора и управлянм им входом узла регулирования, усилитель обратной связи, первым входом соеди11енм а1 с выходом делителя напряжения , входом соединенного с выходными вывода, а вторым входом с источником опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД, первый вход компаратора выполнен неи1шертирутощим, а второй инвертирующий вход компаратора подключен к источнику опорного напряжения, первый вход усилителя обратной связи выполнен неинвертирующим , а второй вход инвертирующим, выход усилителя обратной связи через введенный диод подключен к выходу формирователя треугольных импульсов, введенный второй выход задающего генератора соединен с управляюпшм. входом узла регулирования.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ()9) (ll) (5)> G 05 F 1764

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ыт

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPb)THA (21) 3394091/24-07 !

22) 17.02.82 !

46) 30.10 83. Бюл. )(. 40 (72) Г. И. Темкин и В. Н. Мерзликин (53) 62), 316. 722. 1 (088. 8) (56) 1.Полупроводниковые приборы в технике электросвязи. Сб. статей под ред. Н. Ф. Николаевского, вып. 13 M.

"Связь", 1974, с. 41, рис.1.

2. Современные задачи преобразовательной техники. Сб., ч. 3. Киев, Издво АН УССР, Институт электродинамики, 1975. с. 448, рис.3. (54)(57) СТАБИЛИЗИРОВА1!НЫ!! ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯГП!ОГО 1)АПРЯИЕНИЯ, содержащий включенный между входными и выходными выводами узел регулирования, задающий генератор, соединенный с его первым выходом формирователь треугольных импульсов, выводы питания которого подключены к входным выводам, компаратор, соединенный первым входом с выходом формирователя треугольных импульсов, блок согласования, включенный между выходом компаратора и управляющим входом узла регулирования, усилитель обратной связи, первым входом соединенньФ с выходом делителя напряжения, входом соединенного с выходными выводами, а вторым входом с источником опорного напряжения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, первый вход компаратора выполнен неипвертирующим, а второй инвертирующий вход компаратора подключен к источнику опорного напряжения, первый вход усилителя C обратной связи выполнен неинвертирующим, а второй вход инвертирующим, выход усилителя обратной связи через введенньп диод подключен к выходу формирователя треугольных импульсов, введенный второй выход задающего генератора соединен с управляющим входом узла регулирования.

1 l 05 l 5

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано..

25 1 внешнего резистора, подключенного к инв ертирующему входу. Максимальное значение этого сопротивления ограничено для большинства современных операционных усилителей величиной в несколько десятков — сотен килоом и

40 во вторичных источниках электропитания.

Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой блок, включенный между выводами источника питания и нагрузки и подключенный к его управляющему входу выходом блока обратной связи, управляющие входы которого подключены как к выводам наг рузки, так и к выводам источника питания (lg .

Недостатками известного устройства являются повышенные потери мощности, узкий диапазон регулирования, пониженная устойчивость и недостаточ-. ная точность стабилизации, что вызваНО В основном использованием магнит 20 ного усилителя в блоке обратной связи..

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий включенный между входнымии выходными выводами узел регулирования, задающий генератор,соединенный с его первым выходом формирователь треугольных импульсов, выводы питания которого подключены к входным выводам, компаватор . сое1 диненный первым входом с выходом формирователя треугольных импульсов, блок согласования, включенный

35 между выходом компаратора и управляющим входом узла регулирования, усилитель обратной связи, первым входом соединенный е выходом делителя напряжения, соединенного входом с вы— ходными выводами, а вторым входом— с источником опорного напряжения f2) .

Недостатком этого устройства, аб45 ладающего широким диапазоном регулирования, высокой точностью стабилизации выходного напряжения и повышенной устойчивостью, являются излишние потери мощности в делителе

50 напряжения и формирователе треугольных импульсов, вызванные необходимостью инвертирующего включения операционных усилителей, используемых в усилителе обратной связи и компараторе.

Входное сопротивление инвертирующего операционного усилителя определяется величиной сопротивления определяется соотношением падения напряжения на нем r протекающего входного тока и величины напряжения входного сигнала, причем, чем оно больше, тем больше его влияние на работу усилителя.

Входное сопротивление неинвертирующего операционного усилителя определяется "паспортной" величиной входного сопротивления и для большим тва современных операционных усилителей составляет сотни килоом — единицы мегом.

Входное сопротивление иивертиру— ющего операционного усилителя практически не зависит от введения отрицательной обратной связи, в то время как введение отрицательной обратной связи увеличивает входнсе сопротивление неинвертирующего операционного усилителя.и тем больше, чем глубже отрицательная обратная связь.

Таким образом, так KGK неинвертирующий операционный усилитель обладает большим входным сопротивлением, чем инвертирующий, величины токов, потребляемых подключенными к их входам измерительным элементом и формирователем треугольных импульсов, различны. При повышенных входных и выходных напряжениях стабилизированных преобразователей и малых токах нагрузки потери мощности в указанных выше узлах влияют на ИЩ в целом.

Цель изобретения — уменьшение потерь мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, содержащем включенный между входными и выходными выводами узел регулирования, задающий генератор, соединенный с его первым выходом формирователь треугольных импуль— сов, выводы питания которого подключены к входным выводам, компаратор, соединенньш первым входом с выходом формирователя треугольных импульсов, блок согласования включенный между выходом компаратора и управляющим входом узла регу10515

20

35

45

ВХ нос В» К

3 лирования,усилитель обратной связи, первым входом соединенный с выходом делителя напряжения, входом соединенного с выходными выводами,а вторым входом с источником опорного напряжения, первый вход компаратора выполнен неиивертирующим, а второй инвертирующий вход компаратора подключен к источнику опорного напряжения, первый вход усилителя обратной связи выполнен неиивертирующим,а втоI рой вход инвертирующим,выход усили-теля обратной связи через введенньш диод подключен к выходу формирователя треугольных импульсов, а введенный второй выход задающего генератора соединен с управляющим входом узла регулирования.

На чертеже представлена схема ста" билизированного преобразователя.

Стабилизированньп преобразователь постоянного напряжения содержит включенный между входными 1,2 и выходными 3,4 выводами узел 5 регулирования, задающий генератор б,соединенный с его первым выходом формирователь 7 треугольных импульсов, выводы питания которого подключены к входным выводам, компаратор 8, соединенный не,инвертирующим входом с выходом формирователя треугольных импульсов, блок 9 согласования, включенный между выходом компаратора и управляющим входом узла регулирования,усилитель 10 обратной связи и соед.шенные с его входами делитель 11 напряжения, соединенный с выходными выводами 3,4, и источник 12 опорного напряжения, неинвертирующий вход 13 компаратора подключен к выходу формирователя треугольных импульсов, а инвертирующий вход 14 — к источнику опорного напряжения, к которому подключен также инвертирующий вход 15 усилителя обратной связи, неинвентирующий вход 16 которого соединен с делителем напряжения, выход усили- теля через введенный диод 17 подключен к выходу формирователя треугольных импульсов, введенный второй выход

18 задающего генератора 6 соединен с управляющим входом узла регулирования, а входы питания компаратора и усилителя подключены к выводу 19 однополярного источника питания.

Устройство работает следующим образом.

Отпирание транзистора узла 5 регулирования производится импульсом, 25 4 поступающим с второго выхода 18 задающего генератора 6, запирание — импульсом с выхода компаратора 8, который отпирает транзистор согласующего блока 9 и он при этом шунтирует вход транзистора 5 узла регулирования.

Прн увеличении (уменьшении) входного напряжения (U ) возрастает (уменьшается) амплитуда треугольного напряжения на выходе формирователя 7 и уве" личивается (уменьшается) длительность импульса на выходе компаратора 8.

Поскольку при этом уменьшается (увеличивается) продолжительность включенного состояния транзистора узла 5 регулирования, осуществляется параметрическая стабилизация выходного напряжения (U ), как и в известном

Sbl» устройстве.

При увеличении (уменьшении) выходного напряжения, например при уменьшении (увеличении) тока нагрузки,увеличивается (уменьшается) напряжение на выходе неинвертирующего усилителя 10 обратной связи.

Поскольку при этом возрастает (уменьшается) амплитуда треугольного напряжения на выходе формирователя 7, увеличивается (уменьшается) длительность импульса на выходе компаратора 8 и увеличивается (уменьшается) длительность выключенного

l состояния транзистора узла 5 регу- лирования — осуществляется компенсационная стабилизация выходного напряжения.

Иэ приведенного описания следует, что в предлагаемом устройстве, как и s прототипе, осуществляется компенсациоино-параметрическая стабилизация выходного .напряжения.

Использование изобретения позволит уменьшить потери мощности.

Входное сопротивление операционного усилителя с отрицательной обратной связью, включенного по неинвертирующей схеме, определяется из известного выражения где R и К вЂ” входное сопротивление

8Х и коэффициент усиления усилителя без отрицат елькой обратной связи (паспортные данные);

К - коэффициент усиления усиос лителя с отрицательной обратной связью.! 051525 тавляет

10 кОм — l0!

О кОм

R e» >ос

Состан тель В. Цишевский

Техре;; A. Бабине; Корректор В. Бутяга

Рецактор };. Папii

Заказ 8666/46 Тираж > 24

ВПИ1П11 1 сyp;fpcrifef»f<» о комитета СССР

;с ";;;.< ffз«бреч cifiifi ff f>ткрытий

1130 3 >, . 1осква, l. -3>, Гаупская наб., д. 4/5

Подписное

> 1, р >д, ул. Проектная, 4

Входное сопротивление операционного усилителя с отрицательной обратной cBÿýbþ, включенного по инвертирующей схеме — К „ - определяется из выражения 5 где R - сопротивление внешнего резис-! тора, подключенного к инверти-lo рующему входу усилителя.

Пример . Примем типовые значения величин: К = 1000, R „= МОм;

К = 10; R! = 10 кОм и, подставив их в (1) и (2), получим !

R . „ = ИОм 100 =10 кОм;

Отношение этих сопротивлений с«с- 20

Как следует из приведенного примера, входное сопротивление операционного усилителя с глубокой отрицательной обратной связьк> (а именно усилитель с глубокой отрицательной обрат30 ной связью используется в компенсационно-параметрических стабилизаторах напряжения и в этом одно. из важнейших их преимуществ) при неинвертиру1ощем включении на несколько порядков 35 больше, чем при инвертирующем включеНии (уменьшить это преимущество увеличегпгем резистора R нежела ель но, так как это приведет к ухудшенпо точности стабилизации выходного напряжения из- !и за соизмеримости падения напряжения на нем и входного сигнала) .

Благодаря этому преимущес; ву ток делителя обратной связи в ifpeдлагаемом устройстве может быть в >я г па ffàсколько порядков меньше, чем ток д Jfff теля в изв естном устройстве,,i э го особенно ва>гно для стабилизированных преобразователей направления с малым током нагрузки и существенно влияет на КПД в целом.

Поскольку входное сопротивление операционного усилителя без отрицательной обратной связи (как это имеет место в компараторе) при неинвертирующем включении на один-два порядка больше, чем при инвертирующем, ток, потребляемый формирователем треугольных импульсов в предлаг гемом устройстве будет также меньше, чем в известном, и это снижает пстери мощности. Учитывая уменьшение потерь мощности в предлаг аемом уст— ройстве по сравнению с прототипом

3а счет возможности использoвания однополярного дополнительного источника питания, можно сказать,что его

КПД выше.

До и о JI ни т ель ньгм п ол о жи т ел ь ны м э g> фектом предлагаемого устройства является повьппенная помехоустойчивость. Она обеспечивается тем, что оба сигнала: и входное напряжение и напряжение обратной связи — поступают на конденсатор формировате.и1 треугольных импульсов.

Таким образом, использован.е изобретения позволяет повысить 1.ПД стабилизированных преобразователей постоянного напряжения с компенсационно-параметрической стабг гизацией без усложнения схемы, а так <е повы— сить помехоусТойчивость устройства.