Стабилизирующий конвертор

Стабилизирующий конвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике ,в частности, к источникам вторичного электропитания и может быть использовано в стабилизированных источниках питания с бестрансформаторным входом. Цель изобретения - повышение надежности, КПД и снижение уровня электромагнитных помех путем исключения одностороннего подмагничивания выходного трансформатора. Стабилизированный конвертер содержит двухтактный регулируемый транзисторный преобразователь 1 с датчиком тока 2 в цепи выходного трансформатора 3, узел совпадения 8, триггер 9, делитель частоты на два 10, широтно-импульсный модулятор 12, усилитель обратной связи 13, компаратор 15, сумматор 16, формирователь пилообразного однополярного сигнала 17, задающий генератор однополярных прямоугольных импульсов 18 и узел согласования 19. При нарушении симметрии в силовой части преобразователя 1, что приводит к одностороннему подмагничиванию выходного трансформатора 3, возникает разница в сигналах на выходе сумматора 16, которая через широтно-импульсный модулятор 12, триггер 9 и узел совпадения 9 воздействует на силовые транзисторы преобразователя 1 так, чтобы длительности выходных импульсов перераспределились таким образом, что суммарная площадь за период была равна нулю. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (51) 4 Н 02 М 3/337

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4263452/24-07 (22) 04,05.87 (46) 15,04,89, Бюп. Ф 14 (72) А,Л.Рыбак, К1 П.Кинеев, А, А,Морозов и Е „А. Платонов (53) 621. 314,57(088, 8) (56) Источники электропитания радиоэлектронной аппар-атуры. /Под ред, Г. С. Нойвельт.а, М,: Радио и связь, 1985, с, 314, 371-386, Авторское свидетельство СССР

Ф 1067486 ° кл, G 05 F I /56 â 1984 ° (54) СТАБИПИЗИРУ10ЩИЙ КОНВЕРТОР (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания, и может быть использовано в стабилизированных источниках питания с бестрансформаторным входом, Цель изобретения— повышение надежности, КПД и снижение уровня электромагнитных помех путем исключения одностороннего подмагничивания выходного трансформатора, Стабилизирующий конвертор содержит двухтактный регулирующий транзисторный преобразователь,1 с датчиком тока 2 в цепи выходного трансформатора 3, узел совпадения 8, триггер 9, делитель частоты на два 10, широтноимпул ьсный модулятор 12, усилит ел ь обр ат ной свя зи 13, компар атор 15 сумматор 16, формирователь пилообразного однополярного сигнала 17, задающий генератор однополярных прямоугольных импульсов 18 и узел согласования 19, При нарушении симметрии в силовой части преобразователя 1, что приводит к одностороннему подмагничиванию выходного тр ансформатора 3, возникает разница в сигналах на выходе сумматора 16, которая через широтно-импульсный модулятор

12, триггер 9 и узел совпадения 9 воздействует на силовые транзисторы преобразователя 1 так, чтобы длительности выходных импульсов перерас-q пределились таким образом, что суммарная площадь за период была равна нулю. 6 ил.

1473040

Изобретение содержит двухтактный регулируемый транзисторный преобразователь 1, к выходу которого через датчик тока 2 подключен выходной 25 трансформатор 3, соединенный через выходные выпрямитель 4 и фильтр 5 с нагрузкой 6, формирователь импульсов 7, выходамн соединенный с управляющими входами двухтактного регулируемого транзисторного преобразователя 1, а входами — с узлом 8 совпадения, входы которого соединены с выходами триггера 9, делителя 10 частоты на два и формирователя 11 фиксированнойой паузы, . широтно-и мпул ьсный модулятор 12, выход которого соединен с первым входом триггера 9, первый вход широтно-импульсного модулятора

12 соединен с выходом усилителя об- 40 ратной связи 13, входы которого соединены с выходными выводами и источником 14 опорного напряжения; второй вход широтно-импульсного модулятора

12 соединен с первым входом компаратора 15 и выходом сумматора 16, входами подключенного к выходам датчика тока 2 и формирователя 17 пилообразного однополярного напряжения, вход которого соединен с выходом зада 50 ющего генератора 18, синх ронизирующими входами широтно-импульсного модулятора 12 и компаратора 15 и входами делителя 10 ч аст оты и фор мир ов ателя 1 1 фиксированной паузы, выход компаратора 15 соединен с вторым входом три г гер а 9, а втор ой вход компар атора 15 через узел согласования 19 связан с выходными. выводами, Изобретение относится к электро- . технике, в частности к источникам вторичного электропитания, и может быть использовано в стабилизированных источниках питания с бестрансформаторным входом, Цель изобретения — повышение надежности, КЦД и снижение уровня электромагнитных помех путем исключения 10 одностороннего подмагничивания выход-,. ногоо тр ансфор мат ор а.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг,2 и 3 — диаграммы работы при различных токах нагрузки и напряжениях сети; на фиг.4 и 5— диаграммы работы при пуске; на фиг,бре гулирово чная хар акт ери стика усилителя обратной связи и передаточная характеристика узла согласования, На фиг ° 2-4 используются следующие обозначения: 20 — выходной сигнал э адающего генератора, 21 — выходной сигнал формирователя пилообразного сигнала, 22 — выходной сигнал датчика тока, 23 — выходной сигнал усилителя обратной связи, 24 — выходной сигнал сумматора, 25 — выходной сигнал узла согласования, 26 — выходной сигнал широтно-импульсного модулято" р а, 27 — выходной си гнал ко мпар атор а, 28 — выходной сигнал триггера, ?9 выходные импульсы преобразователя, 30 — напряжение сети, 31 — время, 32 — выходное напряжение на нагрузке, Лиротно-импульсный модулятор 12 функцибнирует таким образом, что при достижении сигналом 24 в процессе его нарастания уровня сигнала 23 его выходной сигнал 26 изменяет логический уровень. Компар атор 15 функционирует таким образом, что при достижении сигналом 24 в процессе его нарастания уровня сигнала 25 его выходной сигнал 27 изменяет логический уровень, Подача выходного тактирующего сигнала задающего генератора 20 на синхрониэирующие входы широтно-импульсного модулятора 12 и компаратора 15 обеспечивает их возврат в исходное состояние, Триггер 9 срабатывает при изменении уровня как сигнала 26, так и сигнала 27, Высокому уровню его выходного сигнала 28 соответствует открытое со стояние силовых тр анзистор ов ,преобразователя 1, Делитель 10 частоты и узел совпадения 8 обеспечивает необходимый порядок следования импульсов управления силовыми трайзисторамн преобразователя 1. Формиро» ватель фиксированной паузы 11 обеспечивает фиксированную паузу между запиранием одних силовых транзисторов преобразователя 1 и отпиранием других транзисторов, исключая возможность возникновения сквозных токов, Устройство работает следующим образом, При некотором допустимом токе нагрузки и некотором допустимом напряжении сети рабочая точка усилителя обратной связи 13 находится на участке ВГ его регулировочной характеристики, где выходной сигнал 25 узла согласования превышает выход1473040 бочая точка усилителя обратной связи

13 переходит в точку Г, причем сигнал

23 становится равным нулю, Длительность выходных импульсов 29 преобразователяя при этом минимальна, Если ток нагрузки устройства увеличивается (фиг. 2а, в), то рабочая точка усилителя 13 обратной связи перемещается в сторону точки В, длительность выходных импульсов 29 преобразователя увеличивается, и выходное напряжение устройства стабилизируется, Если при данном токе . нагрузки произойдет увеличение напряжения сети

30 (фиг, 2а, .г), то рабочая точка усилителя 13 обратной связи вновь переместится в сторону точки Г, длительность импульсов преобразователя

29 уменьшится и выходное напряжение стабилизируется, Фиг, 2б, д соответствует состоянию устройства при максимапьном токе нагрузки, когда рабочая точка усилителя обратной связи 13 находится в точке

В. Нри этом длительность выходных импульсов 29 преобразователя максимальна, Дальнейшее увеличение тока нагрузки (перегруэка) приводит к тому, что за счет увеличения амплитуды выходного сигнала 24 сумматора при постоянном максимальном сигнале 23 ° .длительность выходных импульсов преобразователя 29 резко уменьшается . r, (фиг..2б, е), что приводит к уменьшению выходного напряжения 31 и сиг". нала 25. При этом рабочая точка усилителя обратной связи 13 перемещается в сторону точки А и сигнал 25 становится меньше сигнала 23. В момент равенства нарастающего сигнала

24 и убывающего сигнала 25 уровень выходного сигнала 27 компаратора иэ > меняется, что приводит к срабатыванию триггера 9, запиранию силовых тран-: зисторов преобразователя l, уменьшению длительности выходных импульсов

29 преобразователя и дальнейшему уменьшению выходного напряжения 32 и сигнала 25, При

I этом уровень выходного сигнала 26 широтно-импульсного модулятора 12 остается постоянным и модулятор 12 не оказывает влияния на работу устройства, Из (фиг. 2б, е1 видно, что при перегрузке максимальное значение тока, протекающего через первичную обмотку выходного трансформатора 3 и через силовые транзисторы ной сигнал 23 усилителя обратной связи, В момент появления сигнала 21 saдающего генератора соответствующие силовые транзисторы преобразователя

1 открываются и на его выходе формируются импульсы 29 (фиг,2а). В первичной обмотке выходного трансформатора 3 начинает протекать ток, равный сумме приведенного тока нагрузки и тока намагничивания, и на выходе датчика тока 2 появляется сигнал 22, амплитуда и скорость нарастания которого при отсутствии подмагничивания определяются током нагрузки и параметрами выход ого яльтра 5. Сигнал

22 суммируется с выходным сигналом формирователя пилообразного сигнала

21 и образованный в результате этого выходной сигнал сумматора 24 поступа 2О ет на соответствующие входы широтноимпульсного модулятора 12 и компаратора 15, где производится его сравнение с сигналом 23 и сигналом 25 соответственно. При достижении сигна- 25 лом 24 уровня сигнала 23 широтно-импульсный модулятор 12 срабатывает, выходной уровень сигналов 26 и 28 становится низким, силовые транзисторы преобразователя 1 запираются и импульсы 29 закачиваются, Поскольку сигнал 24 не достигает уровня сигнала 25, компаратор 15,не оказывает никакого влиянии на работу устройства, Если при работе устройства в дан35 ном режиме произойдет нарушение симметрии в его силовой части, например, за счет временного изменения падения напряжения на силовых транзисторах преобразователя 1, что приведет к 4О увеличению скорости нарастания тока .намагничивания и сигнала 24, а также к увеличению амплитуды импульсов 29 в один иэ полупериодов инвертирования (фиг. 2 пунктир) то выходное напряже 45 ние 32 стремится уменьшиться, а выходкой сигнал усилителя обратной связи 23 возрастет, что приведет к перераспределению длительностей импульсов

29 таким образом, чтобы их суммарная площадь за период инвертирования рав-. нялась нулю, Таким образом, возникно вение несимметрии в силовой части устройства не приводит к односторон-. нему подмагничиванию магнитопровода выходного тр ан сфор мат ор а, При уменьшении тока нагрузки до нуля (фиг, 2а, б) выходное напряжение 32 стремится увеличиться и ра3040

6 выходного сигнала датчика тока

22, которая определяется как током нагруз ки, так и током на5 магничивания выходного трансформатора 3, то обеспечивается защита от любых воз можных перегруз ок силовых транзисторов по току и от ! одностороннего подмагничивания,,10 Т аким образом, в устройстве об еспечивается стабилизация выходного напряжения, исключение одностороннего подмагничивания магьплтопровода выходногоо тр ансфор матор а и устр анение

15 перегрузок силовых транзисторов двухтактного регулируемого транзисторного

30

50

5 147 преобразователя 1, ограничивается на уровне, определяемом максимальной величиной усиленного сигнала 23 рассогласования, а э атем уменьшается по мере уменьшения сигнала 25 и длительности выходного сигнала 27 компаратора, определяющей длительность. открытого состояния силовых транзисторовв, Таким образом, обеспечивается автоматическая защита силовых транзисторов преобразователя 1 при перегрузках по току, Устранение перегрузки приводит к уменьшению скорос" ти роста тока в первичной обмотке. выходного трансформатора 3 и, следовательно, к увеличению длительности выходных импульсов преобразователя и к автоматическому восстановлению выходного напряжения устройства, Фиг.3 иллюстрирует работу уст- ройства в режиме пуска. При росте выходного напряжения устройства от нуля до номинальной величины выходной сигнал сумматора 24 сигнала достигает уровня сигнала 25, а затем, когда сигнал 25 становится больше сигнала 23, сигнал 24 достигает уровня сигнала 23. По мере перемеще" ния рабочей точки узла 19 согласования по участку ОБ в сторону точки Б

t длительность выходных импульсов пре. образователя 29 .увеличивается, Начиная с точки Б, длительность импульсов 29 равна максимальной и определяется максимальным уровнем сигнала 23, Нали.чие в регулировочной характеристике усилителя обратной связи 13 участка БВ, на котором уровень сигнала 23 является максимальным, а сигнал 25 превышает сигнал 23, обеспечивает на участке БВ характеристики максимальную длительность выходных импульсов 29 преобразователя и форсированное нарастание выходного напряжения устрой.ства, т, е, уменьшение времени выхода на режим, В отличие от устройств с параметрическими узлами "мягкого запуска" в данном устройстве время выхода на режим зависит от тока нагрузки, При малых токах, когда пусковые перегрузки могут отсутствовать, время выхода на режим уменьшается, Поскольку в процессе пуска дли-. тельность выходных импульсов 29 преобразователя изменяется постепенно, начиная от нуля, причем она тем меньше, чем больше скорость нарастания преобразователя по току в "статическом и динамическом режимах, Следствием этого является уменьшение амплитудного и среднего значения тока, протекающего через силовые транзисторы, з а счет чего уменьшается р ас сеи ваемая иья мощность, увеличивается надежность и КПД и снижается, уровень электромагнитных помех, Формул а изобретения

Стабилизирующий конвертор, содержащий двухтактный регулируемый транэисторный преобразовательвс выходным трансформатором, через выходные вы- 1 прямитель и фильтр связанный с выходными выводаьк, формирователь импульсов, выходами соединенный с управляю щими входами двухтактного регулируемо го тр анзи с тор но го пр е о бр аэ о в ат еля, задающий генератор однополярных прямоугольных импульсов, - выход которого подключен к входу формирователя пилообразного однополярного сигнала, усилитель обратной связи, первый вход которого подключен к выходным выводам, второй вход — к выходу источника опорного напряжения, а вывод — к первому входу широтно-импульсного модулятора, выход которого подключен к первому входу триггера, второй вход которого подключен к выходу компаратора, отличающийсятем, что, с целью повышения надежности

КЦД и снижения уровня электромагнитных помех путем исключения одностороннего подмагничивания выходного трансформатора, дополнительно введены датчик тока, сумматор, узел согласования, выходной сигнал которого прямопропорционален входному сигналу, делитель частоты на два, формиро14 73040

12 ватель фиксированной паузы и узел совпадения, причем выходной трансформатор подключен к выходу двухтактного регулируемого преобразователя через датчик тока, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом формиров ателя пилообр аз ного однополярного сигнала„а выход — с вторым входом широтно-импульсного модулятора и первым входом компаратора, второй вход которого через узел согласования связан с выходными выводами, а третий синхронизирующйй вход компаратора соединен с третьим

: синхронизирующим входом широтно-импульсного модулятора и подключен к выходу задающего генератора, соеди" ненному с входами делителя частоты на два и формирователи фиксированной паузы, выходы которых подклю ð чены соответственно к первому и второму входам узла совпадения, третий вход которого подключен к выходу

- триггера, а выходы — к соответствующим входам формирователя импульсов.

14 73040 з

70-- — ц — П вЂ” П

21

78 - + 4 авиа 5 фиаб

Редактор N,Íåäîëóæåíêo

Заказ 1724/55 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

2З

24

Составитель И,Войтович Техред A.Кравчук Корректор М, Самборская