Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

о и и 1КМ1М.-н

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советски н

Социалистическин

Республик.1 1736069

4i

/ — \,/

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22}Заявлено 23.12.77 (21) 2558198/24-07 (5l) М. Кл.

G 05 F 1/56

Н 02 М 3/335 с присоединением заявки ЖГееудеретееннв1й кемнтет

СССР (23) Приоритет ао делам изобретений н открытий

Опубликовано 25.05.80» Бюллетень J% 19

Дата опубликования описания 28.05.80 (SS) УД 621.. 3 16. 722. 1 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Кусков, Б. Я. Сукачев, С, И. Галас и О. Н. Красников (7I ) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРА ЗОВАТЕЛЬ

IlOCTOHHHOIO НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники, а именно к стабилизированным преобразователям напряжения, и может найти применение в блоках электропитания радиоэлектронной аппаратуры, Известны устройства, выполненные по схемам однотактного или двухтактного стабилизированного преобразователя постоянного напряжения с гальванически развязанным входом и выходом. Эти уст о ройства содержат, по крайней мере, один ключевой элемент, силовой трансформатор, ко вторичной обмотке которого подключен вьптрямитель с фильтром, тактовый генератор, компаратор, модулятор ширины импульсов и устройство гальванической развязки (1)

Недостатком указанного устройства является низкая стабильность выходного иапряжения и малое быстродействие.

Наиболее близким по технической cymности к предлагаемому устройству является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержаший

2 ключевой элемент, нагруженный трансфор матором, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю с фильтром и делителем напряжения обратной связи, пороговый узел, вход которого подключен к этому делителю, а выход через элемент гальванической развязки подключен к первому входу регулятора ширины импульсов, второй его вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход регулятора соединен с управляюшим входом ключевого элемента (21

Этот преобразователь постоянного тока в постоянный ток может работать при нулевом коэффициенте заполнения импульса, что обеспечивает работу в короткозамкнутой цепи н ограничение выходного тока. В цепи обратной связи преобразователя для развязки между входом и выходом последнего используется оптическое устройство (элемент гальванической развязки), образованное светодиодом и фототранзистором. Светодиод рсагирует на выкодной сигнал схем контроля на!111лж »7360 иия и тока (порогового устройства), которые подключены к выходу преобразователя. Преобразователь работает в режиме перехода, в котором при изменении степени нагрузки происходит переход от регулирования напряжения к регулированию тока и наоборот.

Недостатком этого устройства является малое быстродействие системы управления, в результате чего при резких изме- . нениях входного напряжения на выходе преобразователя наблюдаются выбросы и провалы напряжения, величина и длительность которых определяется конкретными динамическими характернстиками устройства, а также низкая стабильность выходного напряжения в статическом режиме работы, Последнее обстоятельство определяется тем, что коэффициент стабилизации такой системы регулирования не зависит от напряжения питания стабилизатора и определяется только коэффициентом передачи канала обратной связи, Бель изобретения — повысить стабильность и быстродействие преобразователя.

Это достигается тем, что трансформатор стабилизированного преобразователя снабжен дополнительной обмоткой, которая через выпрямитель и ограничительный резистор включена между входом порогового узла и выходной шиной.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит ключевой элемент 1, силовой трансформатор

2 с первичной 3 и вторичной 4 сбмотками, силовой выпрямитель 5 и фильтр 6, 40 подключенные к вторичной обмотке 4 сило вого трансформатора 2, пороговый узел

7, вход которого подключен к делителю

8 напряжения обратной связи, а выход через блок 9 гальванической развязки подключен к одному входу регулятора

10 ширины импульсов, второй вход которого связан с BbKGQQIvi тактового генератора 11, а выход — с управляюшим входом ключевого элемента 1. Силовой транс50 форматор 2 имеет дополнительную обмотку 12, которая через выпрямитель 13 и ограничительный резистор 14 включена между входом порогового узла 7 и выходной шиной преобразователя.

Предлагаемое устройство работает следующим образом, Начиная с момента подачи напряжения питания и до момента времени, когда

6Q 4 напряжение на выходе преобразователя достигнет номинального значения, сигнал на выходе порогового узла 7 отсутствует, и ключевой элемент 1 переключается с частотой и коэффициентом заполнения, определяемыми временным и параметрами тактового генератора 11. Начиная с момента достижения выходным напряжением своего номинального значения на выходе порогового узла 7 появляется сигнал, который через блок 9 гальва= нической развязки поступает на вход регулятора 10 ширинь импульсов, уменьшая коэффициент заполнения ключевого элемента 1 и осушествляя стабилизацию выходного напряжения, Б стабилизированных преобразователях постоянного напряжения с использованием принципа широтно-импульсного регулирования амплитуда напряжения на первичной обмотке силового трансформатора равна напряжению питания преобразователя в течение каждого открытого состояния регулируюшего элемента. Поэтому в течение указанного времени на дополнительной обмотке 12 силового трансформатора 2 наводится напряжение, пропорциональное напряжению питания, с амплитудой, определяемой коэффициентом трансформации указанной обмотки. Это напряжение выпрямляется выпрямителем 13 и через ограничительный резистор 14 подается на вход-порогового узла 7, суммируясь с напряжением, снимаемым с делителя 8 напряжения обратной связи, Выходное напряжение устройства определяется следуюшим выражением:

О Е.К, ЭЯА + Е.к ср + к

1 1 где U|5> — выходное напряжение преобразователя;

Е - напряжение питания преобразователя;

K< - коэффициент передачи по цепи обратной связи;

Ос — напряжение срабатывания

Ср порогового узла; коэффициент передачи, опре2 деляемый коэффициентом трансформации дополнительной обмотки 12 и величиной ограничительного резистора 14, равный

Ugр

К =

2 Е„ 2E„

При этом значении коэффициента К преобразователь имеет минимальные зна736069 6

Формула изобретения

Кроме того, в известном устройстве при резком изменении напряжения питания сигнал обратной связи, пропорциональный этому изменению, поступает на вход порогового узла с запаздыванием, определяемым постоянной времени выходного фильтра, которая, как правило, бывает большого значения для обеспечения минимальных пульсаций выходного напряжения. Это приводит к значительному изменению выходного напряжения, В данном устройстве сигнал, пропорциональный изменению напряжения питания, поступает на вход порогового узла>минуя выходной фильтр, практически без задержки. Это существенно повышает быстродействие устройства и уменьшает в 3-4 раза изменение выходного напряжения при скачкообразном изменении напряжения питания. краж 956 По

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 чения нестабильности от изменения напряжения питания. Например, при Е

=25В, К =2, Llс --5Â, изменение напряжения питания + 5В, К < =0,0038, нестабильность выходного напряжения составляет + 0,05 о, что значительно меньше нестабильности известного устройства.

UHHHHH Заказ 2427/3

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения,. содержаший клю5 чевой элемент, нагруженный трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю с фильтром и делителем напряжения обратной связи, пороговый узел, вход которого подключен к этому делителю, а выход через элемент гальванической развязки подключен к первому входу регулятора ширины импульсов, второй его вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а вьход регулятор соединен с управляюшим входом ключевого элемента, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью повышения стабильности и быстродействия преобразователя, трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, которая через выпрямитель и ограничительный резистор включена между входом порогового узла и выходной шиной.

Источники информации, 25 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 532943, кл. Н 02 М 3/335, 1976.

2, Патент США ¹ 3701937, кл. 3.21-2, 1972.