Стабилизированный однотактный преобразователь
Патент 989552
Авторы
Стабилизированный однотактный преобразователь
Иллюстрации
Реферат
(72) Авторы изобретения
И. М. Антонов, А. Г. Поликарпов и» . Ф:" Серуч ен со.
Ф g) с
У
Московский ордена Ленина энергетинеский,инстиуут /
/ (7! ) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис, пользовано при разработке вторичных источников электропитания.
Известны стабилизированные преобразователи напряжения, содержащие транс. форматор, ко вторичным обмоткам которого через выпрямитель подключены gCфильтры с нагрузками, а первичная обмотка через регулирующий ключ сбединена с входными выводами, задакщий генератор, усилитель обратной связи, источник опорного напряжения, последовательно соединенные хронирукщий конденсатор и токозадакщий двухполюсник, компаратор и согласукщую цепь I 1).
Известны также преобразователи,—
s которыс к одной из обмоток трансформатора подключены последовательно соединенные конденсатор и блокирующий го диод, шунтированный вспомагательным ключом 2) .
Недостатками известных стабилизированных преобразователей являются отно2 сительно плохое качество стабилизации, наличие устройств синхронизации работы модуляторов длительности регулирующего ключа и наличие перет рузок регулирукщего кпюча при первоначальных включениях.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стабилизированный однотактный преобразователь, содержащий трансформатор, ко вторичным обмоткам которого через samрямитель и 4С-фильтры подключены нагрузки, первичная обмотка через регулирукщий ключ соединена с входными выводами, задающий генератор, усилитель обратной связи, источник опорного напряжения, генератор пилообразногонапряжения, состоящий из последовательно соединенных хронирукщего конденсато. ра и токозадакщего двухполюсника, ком- паратор, выход которого соединен со входом согласукщего устройства (3) .
Недостатки преобразователя заключаются в том, что при изменении тока (.) Щ 5 5 ) 3 нагрузки по Выходам, не связанным со схемой управления, изменение напряжения нв этих выходах такое, как в нестабилизироввнном преобразователе; требуются специальные устройства, обеспечивающие синхронную работу модулятора длительности и регулирующего кпюча и, кроме гого, при первоначальном включении в результате действия цепи обратной связи возможно включенное состояние регулирующего ключа в течение нескольких тактов, что приводит к перегрузкам ключа.
Е1ель изобретения - улучшение качества стабилизации выходного напряжения, упрощение цепей синхронизации работы узла управления и повышение надежности, Поставленная цель;достигается тем, что в преобразователе, содержащем задающий генератор, трансформатор, первичная обмотка .которого через регулирующий ключ подключена к входным выводам, двухполупериодный выпрямитель с выходным LC-фильтром, подключенный к выходной обмотке трансформатора, состоящей из двух полуобмоток, отвод от средней точки которых образует общий выходной вывод преобразователя, усилитель обратной связи с источником опорного напряжения, подключенный к первому входу компвратора, генератор пилообразного напряжения, состоящий из последовательно соединенных токозвдающего двухполюсника и хронируюшего конденсатора, подключенного ко второму sxoду компаратора, выход которого подключен ко входу согласующей цепи, а также последовательно соединенные конденсатор и блокирующий диод, шунтированный вспомогательным ключом, подключенные параллельно дополнительной обмотке трансформатора, указанный генератор пилообразного напряжения подключен ко входу ЬС-фильтра, одна из выходных полуобмоток трансформатора зашунтироввнв цепочкой из последовательно соединенных первого диода и резистора, точка соеди-. нения которых через второй диод подключена ко второму входу компвратора, при этом выход согласующей цепи соединен с одним из входов управляемого одновибрвтора, пврафазные выходы которого подключены к управляющим входам регулирующего и, вспомогвтельнсц;о ключей, в второй вход подключен к выходу зада» ющего генератора.
На чертеже показана функциональная схема преобразователя.
Преобразователь содержит трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого через регулирукиций ключ 3 подключена к входным выводам 4 и 5, две полуобмотки 6 и 7 выходной обмотки через двухполупериодный выпрямитель на диодах 8 и 9 и через ЬС-фильтр 10 и 11 подключены к нагрузке 12. Дополнительная обмотка 13 трансформатора подклю)0 чена к цепочке из последовательно соединенных конденсатора 14 и блокирующего диода 15, причем последний зашунтирован вспомагательным ключом 16.
Задающий генератор 17 через управляе3$ мый одновибрвтор 18 с парафаэными выходами подключен к управляющим входам ключей. Управляющий вход одновибратора через согласующую цепь 19 подключен к выходу компаратора 20, первый
20 ход которого соединен с выходом усили теля обратной связи 21, с источником опорного напряжения 22, а его второй вход подключен к вькоду генератора пилообразного напряжения 23, состоящего
25 из хронирующего конденсатора 24 и токозадаюшего двухполксника 25, и через диод 26 к средней точке цепочки из последовательно соединенного диода 27 и резистора 28, подключенной парвллельЭ0 но одной из полуобмоток выходной обмотки трансформатора 1.
Работа стабилизированного преобразователя в установившемся режиме сводится к следующему.
ЭЭ
Одновибратор 18 имеет время выдержки, которое незначительно превосходит максимально возможную длительность включенного состояния регулирующего
40 ключа 3, но меньше периода повторения сигналов задающего генератора 17.
Когда одновибратор 18 находится в исходном (устойчивом) состоянии, регулирующий ключ 3 выключен, а вспомагательный ключ 16 включен. При этом че4Э реэ вторичную полуобмотку 7 и прямосмешенный диод 9 в 1С-фильтр 10 и 11 с нагрузкой передается энергия, накопленная в сердечнике трансформатора. Через конденсатор 14, поддерживающий нв этом этапе напряжение на обмотках трансформатора 1, протекает приведенный к дополнительной обмотке 13 ток, равный разности пульсаций токов намагничивания трансформатора и дросселя 10.
ЭЭ Этот ток в первую половину рассматриваемого этапа протекает через диод 15, а во вторую - через вспомогательный ключ 16. Напряжение нв полуобмотке
89 852 6
3 ограничивается. временем выдержки одновибратора 18 и тем самым ограничивается величина тока, протекающегочерез ключ. Когда выходи.ое напряжение дорастает „до такой величины, что сигнал обратной связи на выходе компарато ра 20 будет появляться раныпе, чем окончится время выдержки одновибратора 18, преобразователь войдет в режим
30 стабилизации и процессы в нем будут протекать так, как описано.
Таким образом, в предлагаемом преобразователе благодаря подключению гокозадаюшего двухполюсника { резистора 2 5)
15 ко входу фильтра улучшается качество стабилизации, наличие цепи, состоящей из резистора 28 и диодов 27 и
26, обеспечивает автоматическую синхронизацию начала процесса заряда хро20 нируюшего конденсатора 24 с появлением напряжения на входе фильтра, а использование одновибратора 18 устраняет возможные перегрузки регулирующего ключа 3 при первоначальном включении
25 преобразователя.
3, 9
6 имеет такую полярность, что выпрямительный диод 8 находится под обратнымсмешением. Если сопротивление резистора 28 рассчитано так, что протекающий по нему ток.превышает ток, протекающий по резистору 25, ro диоды 27 и
26 находятся под прямым смешением и напряжение на хронируюшем конденсаторе 24 равно нулю. Сигнал от задаюutего генератора 17, поступая на первый вход одновибратора 18, переводит последний в квазиустойчивое состояние.
При этом включается регулирующий ключ
3, вспомагательный ключ 16 выключается и напряжение на обмотках трансформатора изменяет знак, что приводит к,запиранию диодов 9, 15, 27 и 26 и отпиранию диода 8. На рассматриваемом эта- . пе осуществляется "прямая" передача энергии or источника входного .напряже. ния через трансформатор 1 в,С-фильтр с нагрузкой, накапливается энергия в сердечнике трансформатора и происхо-дит заряд хронируюшего конденсатора
24 через резистор 25. Когда напряже1 ние на конденсаторе 24 станет равным выходному напряжению усилителя обрат-" ной связи 21, задаваемому на первый вход компаратора.20, последний формирует сигнал, который через согласую- 30 шую цепь 19, например цепь оптронной развязки, осуществляет перевод одновибратора 18 в исходное состояние. При этом выключается регулирующий ключ 3, включается вспомогательный ключ 16 и описанные процессы- повторя1отся.
При многовыходном преобразователе схему управления, обеспечивающую стабилизацию напряжений, следует устанав. ливать на выходе с постоянной нагрузкой, при этом она автоматически отрабатывает изменение напряжения, обусловленные падением напряжения на сопротивлениях первичной цепи от суммарного приведенного тока нагрузки.
Как указывалось, при первоначальном включении преобразователя наличие цели обратной связи приводит к перегрузкам ключевых элементов. Если время выдержки одновибратора 18 больше, чем,максимально возможная длительность включенного состояния регулирующего ключа 3 при воздействии различных дестабилизирукицих факторов,. но меньше периода повторения сигналов задающего генератора 17, то при первойачальном включении стабилизатора, пока выходное напряжение мало, длительность включенного состояния ключа
Формула изобретения
Стабилизированный однотактный пре- образователь, содержаший задаюший генератор, трансформатор, первичная обмотка которого через регулирующий ключ подключена к входным выводам, двухполупериодный выпрямитель с выходным
1 С-фильтром, подключенный к выходной обмотке трансформатора, состоящей из двух полуобмоток, отвод от средней гочки которых образует общий выходной вывод преобразователя, усилитель o6parной связи с источником опорного напряжения, подключенный к первому входу компаратора, генератор пилообразного
Напряжения, состоящий из цоследовательно соединенных токоэадакяпего двухполюсника и хронируюшего конденсатора, подключенного ко второму входу компарагора, выход которого подключен ко входу согласующей цепи, а также последовательно соединенные конденсатор и блокирующий диод, шунтированный вспомогательным ключом, подключенные параллельно дополнительной обмотке . трансформатора, о r л и ч а ю ш и йс я reM, что, с целью улучшения качества стабилизации выходного напряжения, ущзошения цепей синхронизации работы узла управления и повьциения надежности путем предотвращения перегрузки
1. СЬадчий Ю. Ф., Картаев П. И.
Одногактные стабилизированные преобразователи малой мощности. - В кн.:
Электронная техника в автоматике.
Под ред, Ю. И.,Канева, вып. 9, M.,,«Советское радио, 1977, с. 147-153 °
)o 2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2909064/24-.-07, кл. Н 02 М 3/335,Д980.
3. Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю. И. Конева; вып. 9, М., д Советское радио", 1977, с. 151.
7 9Щ регулирующего ключа, указанный генератор пилообразного напряжения подключен ко входу 4С-фильтра, одна из выходных полуобмоток трансформатора зашунтирована цепочкой последовательно соединенных первого диода и резистора, точка
I соединения которых через второй диод подключена ко второму входу компарагора,. при этом выход согласующей цепи соединей с одним иэ, входов управляемого одновибратора, парафаэные выходы которого подключены к управаякацим входам регулирующего и вспомагательного ключей, а второй вход подключен к выходу задаквцего генератора.
882 8
Источники информации принятые во внимание при экспертизе.
ВНИИПИ Заказ 11130/68 Тираж 872 IIoanacaoe, Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4