Многоканальный стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиоаппаратуре, требующей для своей работы ряда стабилизиро ванньк напряжений. Цель - повьшение КПД и надежности. Преобразователь 1 преобразует поступающее на вход постоянное напряжение в прямоугольные импульсы шириной, управляемой с управляющих входов преобразователя,причем увеличению управляющего сигнала соответствует сужение этих импульсов . Странсформированные выходным трансформатором 2 импульсы вьтрямляются и сглаживаются блоками 3.1- 3.N выпрямления, на выходах которых получаются преобразованные по величине постоянные напряжения, которые и . подаются на выходы. Блок 4 защиты защищает нагрузки от опасного повышения выходного напряжения канала с S (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1427352 А1 сю 4 G 05 F 1 569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕВЬСТВУ

Л»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4046220/24-07, 4073293/24-07, (22) 26.03.86 (46) 30.09.88. Бюл. У 36 (72) В.С.Ефремов (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Грейвер Е.С. Ключевые стабилизаторы постоянного тока. М.: Связь, 1970, с. 65-67.

Авторское свидетельство СССР

9 868948, кл. Н 02 M 3/335, 1981. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиоаппаратуре, требующей для своей работы ряда стабилизированных напряжений. Цель - повышение ИЩ и надежности. Преобразователь 1 преобразует поступающее на вход постоянное напряжение в прямоугольные импульсы ыириной, управляемой с управляющих входов преобразователя,причем увеличению управляющего сигнала соответствует сужение этих импульсов. Странсформированные выходным трансформатором 2 импульсы выпрямляются и сглаживаются блоками 3.1З.N выпрямления, на выходах которых получаются преобразованные по величине постоянные напряжения, которые и .подаются на выходы. Блок 4 защиты защищает нагрузки от опасного повы- шения выходного напряжения канала

1427352 при его холостом ходе и защищает стабилизатор от перегрузки по данному каналу. Ток нагрузки канала с помощью трансформатора 5 тока, нагруженного на эталонную нагрузку 6, измеряется пиковым детектором 7. При, снижении тока внешней нагрузки до минимально допустимого значения, задаваемого первым пороговым элементом 8, управляемая нагрузка 9 полностью или частично подключается к выходу канала, предотвращая его холостой ход. При возрастании тока нагрузки до максимально допустимого

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различной радиоаппаратуре, требущей для своей работы ряда стабилизиро-. ванных напряжений.

Цель изобретения — повышение КПЦ и надежности стабилизатора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема многоканального стабилизатора постоянного напряжения; на фиг.2 — вариант выполнения блока защиты многоканального стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор содержит преобразователь 1 постоянного напряжения в переменное с управляющим модуляцией ширины импульсов входом и с выходным трансформатором 2, по числу N каналов блоки 3. 1-3.N выпрямления, один из них максимально стабильный, при этом ввод питания преобразователя является входом стабилизатора, а выходы каналов — выходами стабилизатора, а также по крайней мере один блок 4 saщиты, входные выводы которого включены между одним из выходов выходного трансформатора 2 и входом одного из блоков 3 выпрямления, а выход подключен к выходу того же блока выпрямления, являющегося выходом соответствующего канала, выход максимального стабильного канала подключен к управляющему входу преобразователя 1, при этом блок 4 защиты состоит из трансформатора 5 .тока, эталонного подгрузочного элемента 6, последовательно соединенных пикового детектора 7, значения, задаваемого вторым пороговым элементом 10, замыкается цепь обратной связи по току через второй управляющий вход преобразователя 1, которая переводит стабилизатор в режим стабилизации максимального тока нагрузки в перегруженном канале. Ширина импульсов преобразователя 1. при этом сужается, пропорционально снижаются напряжения на выходах всех каналов. При устранении перегрузки напряжения на выходах каналов восста" навливаются автоматически. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. первого порогового элемента 8 и управляемого подгрузочного элемента 9, являющегося выходом блока 4 защиты, а входные выводы трансформатора 5

5 тока являются входными выводами блока

4 защиты, а к выходу трансформатора

5 тока подключены эталонный подгрузочный элемент 6 и вход пикового детектора 7. Кроме того, в каждый блок защиты введен второй пороговый элемент !0 выход которого подключен к управляющему защитному входу преобразователя 1.

Стабилизатор работает следующим

15 образом.

Преобразователь 1 преобразует поступающее на вход постоянное напряжение в прямоугольные импульсы с шириной, управляемой с управляющих вхо 20 дов преобразователя, причем увеличению управляющего сигнала соответствует сужение этих импульсов. Странсформированные выходным трансформато с ром 2 импульсы выпрямляются и сгла25 живаются блоками 3.1-3.N выпрямления, на выходах которых получаются преобразованные по величине постоянные напряжения, которые и подаются на выходы.

30 Стабилизатор работает таким образом, что установившемуся режиму соотг"ветствует определенное динамическое равновесие между шириной импульсов преобразователя и напряже35 нием на выходе максимально стабильного канала, подключенного к управляющему входу преобразователя. Ста"

Однако выходные сопротивления блоков выпрямления обычно много меньше минимального сопротивления нагрузки (иначе невозможно достижение высоких

КПД) и стабильность порядка единиц процентов достигается без использования канальных стабилизаторов непрерывного действия, используемых в прототипе. Это справедливо, однако только в том случае, если ток на . грузки канала не будет ниже критической величины (I 1 мин)

- "Р 2КЬ

3f где „„— минимальная ширина импульсов при максимальном входном напряжении стабилизатора, f — рабочая частота преобразователя, индуктивность дросселя

LC-фильтра.

Для предотвращения возможности снижения токов через дроссели фильтров в блоках выпрямления ниже критической величины, т.е. для защиты от опасного повышения выходного напряжения канала при его холостом ходе, служит введенный блок 4 защиты.

Ток нагрузки канала равен амплитуде импульсов тока на входе блока 3 выпрямления, этот ток с помощью трансформатора 5 тока, нагруженного на эталонный подгрузочный элемент 6, измеряется пиковым детектором 7. При снижении тока внешней нагрузки до минимально допустимого значения, задаваемого пороговым элементом 8, управляемый — подгрузочный элемент 8 полностью или частично подключаетсяк выходу канала. В номинальном режиме стабилизатора управляемый подгрузочный элемент 8 мощности не потреб вх II n„ где U — амплитуда прямоугольного 20

Sx импульсного напряжения на первичной обмотке трансформатора, равной напряжению на входе стабилизатора 25 нормированная ширина импульсов, равная отношению длительности импульсов,к периоду их следования, n„ — коэффициент трансформа- 30 ции no k -му каналу.

Если ширина импульсов g будет регулироваться таким образом, что при всех изменениях входного напряжения напряжение на выходе одного из каналов будет оставаться постоянным, то этим будет обеспечено постоянство произведения U „) численно равное минимальному напряжению на входе, при котором еще обеСпечивается ста- 40 бплизация выходных напряжений (при

Пех = Uax ми

Это же постоянство означает также постоянство средних напряжений на всех других обмотках трансформатора, следовательно, и стабильность выходных напряжений всех каналов, каждое из которых определяется своим коэффициентом трансформации

45 ляет.

Блок 4 защиты служит как для защиты нагрузки от опасного повышения выходного напряжения канала при его холостом ходе, так и для защиты самого стабилизатора от перегрузки по. данному каналу. Ток нагрузки канала с помощью трансформатора 5 тока, нагруженного на эталонный подгрузочный элемент 6, измеряется пиковым детек-. тором 7. При снижении тока внешней нагрузки до минимально допустимого значения, задаваемого первым пороговым элементом 8, управляемый подгру50 — вх мин пхВ реальных выпрямителях с потерями некоторая нестабильность выходных напряжений вызывается изменениями падения напряжения на внутренних выходных .сопротивлениях блоков выпрямления при изменении тока нагрузки.

55 з 14273 бйлиэация напряжения на выходе этого канала осуществляется как в одноканальном стабилизаторе со сколь угодно высокой точностью, зависящей толь- 5 ко от стабильности источника опорного напряжения, входящего в состав преобразователя, и от петлевого усиления цепи следящей обратной связи по напряжению. 10

Стабилизация напряжения на других выходах стабилизатора обеспечивается автоматически. Это объясняется тем, что средние напряжения на вторичных обмотках трансформатора и на выходах 15 блоков выпрямления с ЬС-фильтрами без потерь определяются выражением:

5 14 зочный элемент 9 полностью или частично подключается к выходу канала, предотвращая его холостой ход. 11ри возрастании тока нагрузки до максимально допустимого значения, задаваемого вторым пороговым элементом 10, замыкается цепь обратной связи по току через второй управляющий вход преобразователя 1, которая переводит стабилизатор в режим стабилизации максимального тока нагрузки в перегруженном канале.

Формула изобретения

1. Многоканальный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий преобразователь постоянного напряжения в переменное с управляющим модуляцией ширины импульсов входом и с выходным трансформатором, блоки выпрямления по числу каналов, один из них максимально стабильный, при этом питающий вывод преобразователя постоянного напряжения в переменное является входным выводом, а выходы каналов — выходными выводами, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения К1Щ и надежности, в него введены по меньшей мере один блок защиты, входные выводы которого вклю27352 чены между одним из выходов выходного трансформатора и входом одного из блоков выпрямления, а выход подклю5 чен к выходу того же блока выпрямления, являющегося выходом соответствующего канала, выход максимально стабильного канала подключен к управляющему модуляцией ширины импуль1р сов входу преобразователя постоянного напряжения в переменное, при этом блок защиты состоит из трансформатора тока, эталонного подгрузочного элемента, последовательно соединенных пикового детектора, первого порогового элемента и управляемого подгрузоЧного элемента, являющегося вью ходом блока защиты, а входные выводы трансформатора тока являются входны2п ми выводами блока защиты, причем к выходу указанного трансформатора тока подключены эталонный подгрузочный элемент и вход пикового детектора.

2. Стабилизатор по п. 1, о т л и—

2 ч а ю шийся тем, что в каждый блок защиты введен второй пороговый элемент, вход которого подключен к выходу пикового детектора, а выход каждого второго порогового элеменЗО та подключен к введенному управляющему защитному входу преобразователя постоянного напряжения в переменное.

1427352

Составитель С.Горбачева Редактор М.Товтин Техред Л.Серрюкова, Корректор О.Кравцова

Заказ 4851/44 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4