Стабилизирующий преобразователь напряжения

Стабилизирующий преобразователь напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТАБИЛИЗИРУНЯЦИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ,содержащий задающий генератор, подключенный к первым входам двух широтноимлульсных модуляторов , выход каждого из которых подключен к управляемому входу соответствующего силового транзистора двухтактного усилителя мощности с выходным трансформатором и выходным вытпрямителем с фильтром, причем выход последнего через усилитель обратной связи подключен к второму входу первсэго широтно-импульсного модулятора, И датчик разбаланса токов силовых транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет амплитудно-временной селекции управляющих импульсов, в него введен инвертирующий сумматор, первый вход которого соединен с выходом усилителя обратной связи, второй - с выходом датчика разбаланса токов, а выход - с вторым входом i второго широтно-импульсного модуляьтора . (О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А

3(Я) Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3380538/24-07 (22) 13.01.82 (46) 15.06.84. Бюл. Р 22 (72) В.Т.Осьминин, В.С.Васильев, и И.Т.Золототрубов (53) 621.314.58(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 811462, кл. Н 02 М 1/537, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 661528, кл. G 05 F 1/56, 1979. (54 ) (5 7 ) СТАБИЛИЗИРУ(0()(ИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий задающий генератор, подключенный к первым входам двух широтноимпульсных модуляторов, выход каждого из которых подключен к управляемому входу соответствующего силового транзистора двухтактного усилителя мощности с выходным трансформатором и выходным вы прямителем с фильтром, причем выход последнего через усилитель обратной связи подключен к второму входу первого широтно-импульсного модулятора, и датчик разбаланса токов силовых транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет амплитудно-временной селекции управляющих импульсов, в него введен инвертирующий сумматор, первый вход которого соединен с выходом усилителя обратной связи, второй — с выходом датчика разбаланса токов, а выход — с вторым входом второго широтно-импульсного модуля- @ ,тора.

109 8091

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использонания в качестве источника вторичного электропитания.

Известен транзисторный инвертор с широтно-импульсным регулированием выходного напряженния, содержащий задающий генератор, усилитель мощно . ти с выходныл трансформатором и силовыми транзисторами, выпрямитель,. фильтр; широтно-импульсный модулятор IU (ШИК), усилитель обратной связи, датчик магнитного состояния сердеч— ника выходного трансформатора.

Известное устройство позволяет повысить надежность работы эа счет вольт-секундного выравнивания -..îêoç, протеКающих через силовые транзисторы (1) .

Недостатками известного устройства являются низкие стабилизирующие свойства и склонность к самовозбуждению при импульсной нагрузке, что обусловлено импульсным характером регулирования подмагничивания выходного трансформатора. Действительно, на усилитель обратной связи, выходное напряжение которого определяет требуемую ширину управляющих импульсов силовых транзисторов, кроме сигнала, пропорциональноге отклоне- нию выходного напряжения от заранее заданного, воздействует еще одно импульсное напряжение, пропорциональное разбалансу токов.. Воздействие этого напряжения и ухудшает стабили-зацию .выходного напряжения. Для обеспечения одновременной стабилизации ныходного напряжения и симметри— ронания.токов силовых транзисторов необходимо, чтобы усилитель обратной связи имел высокое быстродействие, 4П т.е. широкую полосу усилинаемых частот (полрсу пропускания)„ так I(B& напряжение на его выходе должно иэменяться с частотой преобразования. Коэффициент усиления усилителя обратной, связи определяет коэффициент стабилизации выходного напряжения, поскольку усилитель обратной связи является усилителем ошибки сравнения опорного и выходного напряжения. При значительных величинах - коэффициента усиления и полосы пропускания не исключена возможность самовозбуждения устройства, для устранения которого уменьшают. коэффициент усиления сумматора, "zo приводит к снижению коэффициента стабилизации выходного напряжения.

Склонность к самовозбуждению резко возрастает при импульсном характере нагрузки, особенно н случаях, когда () частота преобразования кратна частоте импульсной нагрузки, так как усилитель обратной связи одновременно осуществляет регулирование по двум дестабилизирующим факторам (выходному напряжению и насыщению сердечника выходного трансформатора)

Наиболее близки л к изобретению по технической сущности янляется стабилизатор напряжения, содержащий задающий генератор, подключенный к первым входам двух широтно-импульсных модуляторов, выходы которых подключены к управляющим входам силовых транзисторов двухтактного усилителя мощности через схемы совпадения, вторые входы которых поцключены к выходам счетного триггера, причем вторые входы широтноимпульсных модуляторов подключены к делителю напряжения на резисторах регулятора напряжения с датчиксм разбаланса токов силовых транэнсторон с блоком вольт-секуидного выравнивания (2).

Недостатком такого стабилизатора постоянного напряжения является низкая надежность его работы„ обусловленная сбоями триггера управляющего блока, что приводит к нарушению режима вольт-секундного выравнивания токов, протекающих через переключающие,транзисторы силового блока. Это проявляется н том, что сигнал разрешения с триггера поступает на ту схему совпадения и, следовательно, включает тот переключающий транзистор, который в этот момент времени должен быть закрыт.

Нарушение режима нольт-секундного ныраннинания может привести к резкому возрастанио токов через переключающие транзисторы и выходу по следних из строя,. что снижает надежность работы известного устройств". Особенно этот недостаток проявляется н преобразовател:.ях большой мощности, где уровень помех значителен, Цель изобретения — повышение надежности работы за счет амплитудновременной селекции управляющих:импульсон.

Ф

Поставленная цель. достигается тем, что в стабилизирующий преобразователь напряжения, содержащий задающий генератор, подключенный к первым входам днух .широтно-импульсных модуля-оров„. выход каждого из которых подключен к управляющему входу соответствующего силового транзистора,цвухтактного усилителя мощности с выходным трансформатором и выхоцным выпрямителем с фильтром, причем выход последнего чэреэ усилитель обратной связи подключен к второму входу первого широтно-импульсного модулятора, и датчик разбаланса токов силовых транзисторов, введен инвертирующий сумматор, первый вход которого соединен с ныходом усилителя обратной связи, 1098091 второй — с выходом датчика раэбаланса токов, а выход — с вторым входом второго широтно-импульсного модулятора.

На фиг. 1 показана функциональная схема стабилизирующего преобразователя напряжения; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Устройство содержит задающий генератор 1 напряжения треугольной фор<ы, усилитель обратной связи 2, <8 инвертирующий сумматор 3, ШИМ 4 и 5, силовой блок 6, состоящий из силовых транзисторов 7 и 8 и выходного трансформатора 9, выпрямитель 10, фильтр 11 и датчик 12 раэбаланса токов, имеющий в своем составе выпрямители-фильтры 13 и 14, дифференциальный усилитель 15 и токосъемные резисторы 16 и 17.

Задающий генератор 1 напряжения треугольной формы предназначен для формирования двуполярного напряжения треугольной формы. Выход генератора

1 соединен с первыми входами ШИМ

4 и 5, выходы которых раздельно подключены к базам силовых транзисторов

7 и 8 силового блока 6. ШИМ 4 и 5 служат для вырабатывания управляющих импульсов, длительность которых должна изменяться в зависимости от различных дестабилизирующих факто-. Зо ров, например от изменения тока нагрузки стабилизирующего преобразователя напряжения, а также от различного времени рассасывания неоснов.ных носителей в переключающих тран- 35 эисторах, вызывающего вольт-секундную асимметрию токов в названных транзисторах. ШИМ выполнены на компараторах напряжений. Другой вход ШИМ

4 соединен с выходом усилителя обрат-4О ной связи 2 и первым входом инвертирующего сумматора 3, второй вход которого связан с выходом датчика

12 разбаланса токов, а выход — c другим входом ШИМ 5..Вход усилителя ,обратной связи 2 соединен с выводами(U,«b» для подключения нагрузки.

Инвертирующий сумматор 3 предназначен для инвертирования сигнала рассогласования и сложения его с сигналом датчика 4 разбаланса токов.

Коллекторы переключающихтранэисторов 7 и 8 силового блока 6 подклю- чены к первичным обмоткам выходного трансформатора 9, а змиттеры через токосъемные резисторы 16 и 17 соединены с источником питания E„ . Вторичная обмотка трансформатора 9 соеди.нена через выпрямитель 10 и филь тр

11 с выводами (0 „») для подключения нагрузки. 60

Датчик 12 разбаланса токов служит для формирования выходного напряжения, пропорционального разности токов, протекающих через переключающие транзисторы 7 и 8 силового блока

6. Выпрямители-фильтры 13 и 14 датчи" ка 12 разбаланса токов подключены своими входами к токосъемным резисторам 16 и 1.7 силового блока 6, и каждый из них служит для формирования постоянного напряжения, пропорцио нального току, протекающему через соответствующий резистор. Выходы выпрямителей фильтров 13 и 14 подключены к входам дифференциального усилителя 15, предназначенного для формирования постоянного напряжения, пропорционального разности указанных сигналов.

Стабилизирующий преобразователь напряжения работает следующим обра зом.

При включении преобразователя генератор 1 вырабатывает напряжение треугольной формы(фиг. 2а), которое поступает на первые входы ШИМ 4 и 5.

С выхода усилителя 2 на второй вход

Шим 4 поступает сигнал рассогласования +u<(фиг. 2а), величина которого пропорциональная отклонению выходного напряжения преобразователя от опорного, формируемого в усилителе

2. Этот же сигнал поступает на пер" вый вход инвертирующего сумматора

3, на второй вход которого с выхода . дифференциального усилителя 15 датчика 12 раэбаланса токов поступает постоянное напряжение раэбаланса, пропорциональное разности токов, протекающих через переключающие транзисторы 7 и 8 силового блока 6.

Напряжение 0 (фиг. 2а), пропорциональное алгебраической сумме напряжения U и напряжения раэбаланса, поступает с выхода инвертирующего сумматора 3 на второй вход ШИМ 5.

В интервал времени <-(,, когда напряжение с выхода генератора 1 превышает уровень напряжения LI<, на выходе ШИМ 4 формируется управляющий импульс длительностью Г< (фиг. 26).

В интервал времени < - 1, когда напряжение с выхода генератора 1 меньше уровня напряжения U, на выходе ШИМ 5 формируется управляющий импульс длительностью <. (фиг.2g). С выходов ШИМ 4 и 5 управляющие импульсы поступают на базы соответствующих переключающих транзисторов 7 и 8 силового блока 6.

При отсутствии вольт-секундной асимметрии, т.е. когда сердечник выходного трансформатора 9 не подмагничивается, напряжение на выходе датчика 12 разбаланса токов равно нулю и напряжение ц на выходе ин2 вертирующего сумматора 3 равно по величине, но противоположно по знаку напряжению U< т.е. ()< =" (1)

Следовательно, << = <,, т.е. длительности импульсов, формируемых

1098093.

ШИМ 4 и 5, равны и стабилизация выходного напряжения Ogb,g преобразователя осуществляется обычным образом с помощью усилителя обратной связи 2, В случае возникновения вольтсекундной асимметрии, вызваной, например, различным временем рассасывания неосновных носителей в переключающих транзисторах 7 и 8 силового блока б, увеличивается ток намагничивания выходного трансформатора 9 и, IG следовательно, возрастает коллекторный ток одного из переключающих транзисторов в конце действия управляющего импульса. Это приводит к появлению напряжения разбаланса на выходе дифференциального усилителя

15 датчика 12 разбаланса токов, в результате чего на выходах ШИМ 4 и

5 формируются управляющие импульсы неодинаковой длительности, т.е.

, 4 7 (фиг. 2 $ и 6 соответственно), посредством которых осуществляется выравнивание токов через переключающие транзисторы, т.е. устраняется вольт-секундная асимметрия. При этом вольт-секундное выравнивание не, ухудшает коэффициент стабилизации выходного напряжения преобразователя, поскольку сигнал раэбаланса токов переключающих транзисторов воздействует на ШИМ не в виде импульсного напряжения, а в виде постоянного медленно изменяющегося напряжения.

При таком выполнении стабилизирующего преобразователя напряжения обеспечивается амплитудно-временная селекция управляющих импульсов, т.е. формирование управляющих импульсов осуществляется не только в зависимости от фазы, как это имеет место в известных устройствах, но и от амплитуды выходного напряжения задающего генератора. Тем самым полностью исключаются ошибки в процессе вольт-секундного выравнивания токов. переключающих транзисторов.

Таким образом, изобретение позволит исключить из цепей формирования управляющих импульсов для переключаю. щих транзисторов триггер, чувствительный к помехам,.что, в свою очередь, повысит надежность работы стабилизирующего преобразователя напряжения.

1098091

Составитель И. Никитин

Редактор Л.Повхан Техред A.Ач Корректор В.Гирняк .Заказ 4220/44 Тираж 667 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