Стабилизированный преобразователь напряжения (его варианты)

Стабилизированный преобразователь напряжения (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий импульсный регулятор, два трансформатора управления, задающий генератор, блок обратной связи и первый фазоимпульсный модулятор,, при этом импульсньш регулятор, подключенный силовой цепью между входными и выходными выводами, первым управляющим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления , первичная обмотка которого подключена к выходу первого фазоимпульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизирующий вход - с источником импульсов , второй управляющий вход импульсного регулятора подключен к втогричной обмотке второго трансформатора управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации при сохранении гальванической развязки между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, он снабжен вторым фазоимпульсным модулятором, блоком сравнения, источником опорного напряжения, датчиком входного напряжения и дополнительным трансформатором, подключенным первичной обмоткой к выходу задающего генератора, на первой выходной обмотке которого выполнен указанньш источник импульсов, а вторая выходная обмотка подключена к синхронизирующему входу второго фазоимпульсного модулятора, подключенного выходом к первичной обмотке указанного второго трансформатора управления , а управляющим входом - к выходу блока сравнения, первый вход ч которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а второ к выходу датчика входного напряжения, входом подключенного к входным выводам . 2. Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий импульсный регулятор, два трансформатора управления, задающий генератор, блок обратной связи и первый фазоимпульсньй модулятор, при этом импульсный регулятор, подключенньш силовой цепЬю между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя , своим первым управляющим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 05 F 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ (21) 3546208/24-07 (22) 04.02.83 (46) 30.04.85. Бюл. М - 16 (72) Н.С. Комаров, И.О. Костин и H.Á. Марченко (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Цишевский В.А., Лаптев Н.Н., Войтович И.А. Универсальная система управления импульсными стабилизаторами постоянного напряжения с комбинированным регулированием — В кн.:

Современные задачи преобразователь-. ной техники. Ч.3., Киев, ИЭД АН УССР, 1975, с. 439-449.

2. Журавлев А.А. и Мазель К.Б.

Преобразователи постоянного напряжения на транзисторах. М., "Энергия", 1964. с. 86, рис. 45. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий им— пульсный регулятор, два трансформатора управления, задающий генератор, блок обратной связи и первый фазоимпульсный модулятор,, при этом импульсный регулятор, подключенный силовой цепью между входными и выходными выводами, первым управляющим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления, первичная обмотка которого подключена к выходу первого фазоимпульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными. выводами, а синхронизирующий вход †с источником импульсов, второй управляющий вход им„„SU„„1153318 А пульсного регулятора подключен к вто:ричной обмотке второго трансформатора управления, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации при сохранении гальванической развязки между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, он снабжен вторым фазоимпульсным модулятором, блоком сравнения, источником опорного напряжения, датчиком входного напряжения и дополнительным трансформатором, подключенным первичной обмоткой к выходу задающего генератора, на первой выходной обмотке которого выполнен указанный источник импульсов, а вторая выходная обмотка подключена к синхронизирующему входу второго фазоимпульсного модулятора, подключенного выходом к первичной обмотке указанного второго трансформатора управления, а управляющим входом — к выходу блока сравнения, первый вход, которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а второй— к выходу датчика входного напряжения, входом подключенного к входным выводам.

2. Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий импульсный регулятор, два трансформатора управления, задающий генератор, блок обратной связи и первый фазоимпульсный модулятор, при этом импульсный регулятор, подключенный силовой цепью между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, своим первым управляющим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления, первичная обмотка которого подключена к выходу первого фазоимпульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизирующий вход — и источником импульсов, второй управляющий вход импульсного регулятора подключен к вторичной обмотке второго трансфторматора управления, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьш ения точности стабилизации при сохранении гальванической ра вязки между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, он снабжен вторым шазоимпульсным модулятором, блоком сравнения, источником опорного на1153318 пряжения, датчиком входного напряжения и дополнительным трансформатором, на вторичной обмотке которого выполнен указанный источник импульсов, а первичная обмотка подключена к выходу второго фазоимпульсного модулятора, синхронизирующий вход которого соединен с введенной дополнительной обмоткой укаэанного второго трансформатора управления, подключенного первичной обмоткой к выходу указанного задающего генератора, управляющий вход второго фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока сравнения, подключенного первым входом к выходу источника опорногл няппяжения, а вторым входом — к выходу датчика входного напряжения, входом подключенного к входным выводам.

Изобретение относится к области электротехники и может бьггь использовано при построении источников вторичного электропитания, в первую очередь с бестрансформаторным входом.

При создании источников электропитания значительный эффект за счет повышения качества выходных параметров может бьггь получен при обеспечении инвариантности выходного напряжения к изменениям входного.

Особенно это важно при построении источников с бестрансформаторным входом, когда весьма актуальной ста- 15 новится задача эффективного сглаживания пульсаций входного напряжения.

При этом наибольший эффект достигается тогда, когда конденсатор входного фильтра выбирается из ус- 20 ловий обеспечения допустимой пере- менной составляющей на нем, а необходимый уровень пульсаций по каналу регулирования.

Известен стабилизированный преобразователь напряжения, который содержит импульсный регулятор, узел выделения сигнала ошибки выходного напряжения, задающий генератор, генератор пилообразного напряжения, схе- 30 му сравнения, предварительный усилитель и датчик мгновенного значения входного напряжения. Благодаря тому, что на входе схемы сравнения происходит сопоставление сигнала, пропорционального отклонению выходного напряжения от заданной величины, с сигналом, содержащим информацию о мгновенном значении входного напряжения, в стабилизаторе обеспечивается инвариантность выходного напряжения к изменениям как постоянной, так и переменной составляющих входного напряжения. Это позволяет эффективно подавлять возмущения входного напряжения и при том же коэффициенте усиления цепи обратной связи по отклонению, получить более высокий коэффициент стабилизации выходного напряжения l1).

Недостатком известного стабилизированного преобразователя напряжения является отсутствие гальванической развязки между входными и выходными выводами.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий .импульсный регулятор с гальванической развязкой между входом и выходом, два трансформатора управления, задающий генера1 1 .) 3 3 18

t0

20 тор; блок обратной связи и первый фаэоимпульсный модулятор, при этом импульсный регулятор, подключенный силовой цепью между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, своим первым управляющим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления, первичная обмотка которого. подключена к выходу первого импульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизирующий вход — с источником импульсов, второй управляющий вход ил»пульсного регулятора подключен к вторичной обмотке второго трансформатора управления (2 ).

Однако стабилизированный преобразователь отличается недостаточной точностью стабилизации выходного напряжения, что обусловлено наличи— ем только одного канала регулирования — цепи обратной связи.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации выходного напряжения при сохранении гальванической развязки между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя.

Цель в первом варианте достигается тем, что стабилизированный преобразователь напряжения, содер, жащий импульсный регулятор с гальванической развязкой между входом и выходом, два трансформатора управления, задающий генератор, блок обратной связи и первьп» фазоимпульс— ный модулятор, при этом импульсный регулятор, подключенный силовой цепью между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, первым управляюшим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления, первичная обмотка которого подключена к выходу первого фазоимпульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизирующий, вход — с источником импульсов, второй управляющий вход импульсного модулятора подключен к вторичной обмотке второго трансформатора управ25

55 ления, снабжен вторым фазоимпульсным модулятором, блоком сравнения, источником опорного напряжения, датчиком входного напряжения и дополнительным трансформатором, подключенным первичной обмоткой к выходу задающего генератора, на первой выходной обмотке которого выполнен указанный источник импульсов, а вторая выходная обмотка подключена к синхронизирующему входу второго фазоимпульсного модулятора, подключенного выходом к первичной обмотке указанного второго трансформатора управления, а управляющим входом— к эьгходу блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а второй — к выходу датчика входного напряжения, входом подключенного к входным выводам.

Во втором варианте поставленная цель достигается тем, что стабилизи-. рованный преобразователь напряжения, содержащий импульсный регулятор, с гальванической развязкой между входом и выходом, два трансформатора управления, задающий генератор, блок обратной связи и первый фазоимпульсный модулятор, при этом импульсный регулятор, подключенный силовой целью между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, своим первым управляющим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления, первичная обмотка которого подключена к выходу первого фазо— импульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизирующий вход — с источником импульсов, второй управляющий вход импульсного модулятора подключен к вторичной обмотке второго трансформатора управления, снабжен вторым фазоимпульсным модулятором, блоком сравнения, источником опорного напряжения, датчиком входного напряжения и дополнительным трансформатором, на вторичной обмотке которого выполнен указанный источник импульсов, а первичная обмотка подключена к выходу второго фазоимпульсного модулятора, синхронизирующий вход которого соединен с вве1153318 денной дополнительной обмоткой указанного второго трансформатора управления, подключенного первичной обмоткой к выходу указанного задающего генератора, управляющий вход второго фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока сравнения, подключенного первым входом и выходу источника опорного напря/ жения, а вторым входом — к выходу

| датчика входного напряжения, входом

,подключенного к входным выводам.

На фиг. 1 представлен первый вариант выполнения стабилизированного преобразователя напряжения, на фиг. 2 — второй вариант.

Стабилизированный преобразователь напряжения содержит входные выводы

1, импульсный регулятор 2, выходные выводы 3, датчик 4 входного напряжения, блок 5 сравнения, источник 6 опорного напряжения, первый 7 и второй 8 фазоимпульсные модуляторы, задающий генератор 9, первый 10 и второй 11 трансформаторы управления, блок 12 обратной связи, дополнительный трансформатор 13.

На фиг. 1 к клеммам 1 подключены вход импульсного регулятора 2 и вход датчика входного напряжения 4.

Выход импульсного регулятора 2 подключен к выходным выводам 3 и входу блока 12 обратной связи, выход которого соединен с управляющим входом первого фазоимпульсного модулятора

7. Выход датчика 4 входного напряжения соединен с одним из входов схемы 5 сравнения, второй вход которой соединен с выходом источника

6 опорного напряжения, а выход с управляющим входом второго фазоимпульсного модулятора 8. Трансформа— торные выходы фазоимпульсных модуляторов 7 и 8 соединены через трансформаторы 10 и 11 управления с управляющими входами импульсного ре— гулятора.2, а синхронизирующие входы зтих модуляторов соединены с вторичными обмотками дополнительного трансформатора 13, задающего генератора 9.

Для пояснения работы устройства на фиг. 1 для примера в качестве импульсного регулятора изображен регулируемый мостовой инвертор с трансформаторным входом, подключенным через выпрямитель и ЕС-фильтр к выходным выводам 3.

Ввиду наличия канал регулирования по возмущению стабилизатор обладает инвариантностью к изменениям входного напряжения, в том числе к

Преобразователь работает следующим образом.

На управляк|щие входы импульсного регулятора 2 с выходов фазоимпульсных модуляторов 7 и 8 поступают напряжения прямоугольной формы типа меандр, сдвинутые друг относительно друга на некоторый угол.

Причем транзисторы каждой стойки

10 мостового инвертора переключаются противофазными напряжениями, на первичной обмотке трансформатора инвертора образуется двухполярное широтно-импульсное напряжение, среднее значение которого после выпрямления выделяется LC-фильтром и подается на выход. Изменение угла сдвига фазы между управляющими напряжениями регулятора приводит к изме2О нению напряжения на выходе, за счет чего обеспечивается регулирование либо стабилизация последнего.

Поскольку напряжение на управляющем входе фазоимпульсного моду2д лятора 8 зависит от разницы опорного напряжения источника 6 и напря— жения, снимаемого с датчика 4 входного напряжения, угол сдвига фазы выходного напряжения фазоимпульсного модулятора 8 по Отношению к напряжению задающего генератора 9 будет функцией входного напряжения стабилизатора.

Угол сдвига фазы выходного напряжения фазоимпульсного модулятора 7 по отношению к напряжению задающего генератора 9 определяется напря,— жением, сниМаемым с выхода блока 12 обратной связи, т.е. является функцией выходного напряжения.

Следовательно, угап сдвига фазы между выходными напряжениями фазоимпульсных модуляторов 8 и 7 является функцией как входного, так

4> и выходного напряжений При зтОм датчик 4 входного напряжения, блок

5 сравнения, источник 6 опорного напряжения и второй фазоимпульсный модулятор 8 образуют канал регулирования по возмущению, а блок 12 обратной связи и первый фазоимпульс. ный модулятор 8 — канал регулирования по отклонению выходного напряжения.

1153318

30 Таким образом, поскольку в предложенном стабилизаторе информация о величине входного и выходного напряжений содержится в фазе переменных напряжений, передача которых возможна при помощи трансформаторов, то оказывается возможным реализация гальванического разделения входных и выходных цепей при обеспечении высокой точности стабилизации напря40 жения-на выходе преобразователя. изменению как постоянной, так и пер емен ной составляющих .

Аналогичный эффект может быть получен и во втором варианте (см. фиг. 2), если выход, например, второго фазоимпульсного модулятора

8 подключен (через дополнительный трансформатор 13) к синхронизирующему входу первого фазоимпульсного модулятора 7, а второй вход импульсного регулятора- 2 подключен через второй трансформатор 11 управления к выходу задающего генератора.

И в этом случае сдвиг фазы между прямоугольными напряжениями, посту15 пающими на управляющие входы импульсного. регулятора, является функцией как входного, так и выходного напряжения, поскольку напряжение, поступающее на вход импульсного ре- 20 гулятора 2 с выхода первого фазоимпульсного модулятора 7, дважды подвергается сдвигу по отношению к напряжению задающего генератора: вначале выходным напряжением блока сравнения 5, а затем выходным напряжением блока 12 обратной связи.

Последовательность воздействия на напряжение задающего, генератора может быть и обратной, что в этом случае не имеет принципиального значения.

Следует отметить, что в качестве датчика входного напряжения может быть использован обыкновенный резистивный делитель, а в качестве блока сравнения — масштабирующий усилитель, в качестве задающего генератора тактовой частоты — генераторы типа генератора Ройэра, а в качестве фаэоимпульсных модуляторов любые синхронизированные генераторы с управляемым сдвигом фазы выходного напряжения. В качестве им-. пульсного регулятора могут быть использованы различные типы регуляторов, конкретный выбор которых может определиться совокупностью предъявляемых требований к стабилизатору.

Необходимьм условием при этом является возможность гальванического разделения его входных и выходных цепей. В предлагаемом источнике могут применяться также регуляторы, управление которыми возможно только широтно-импульсными сигналами, поскольку получение последних легко достигается суммированием двух фазосдвинутых прямоугольных напряжений равной амплитуды. В этом случае широтно-модулированный сигнал будет содержать информацию как о величине входного напряжения, так и о величине выходного напряжения, за счет чего может быть обеспечена инвариантность выходного напряжения к изменению входного.

11 г3318 .

ВНИИПИ Заказ 2505/40 Тираж 8б3 Подписное филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, Ул.Проектная, 4