Стабилизирующий преобразователь напряжения постоянного тока

 

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение качества стабилизации выходного напряжения. Устройство содержит включенные между входным выводом и первичной обмоткой трансформатора перекидной ключ и конденсатор, между вторичной обмоткой трансформатора и выходным выводом второй конденсатор и мостовой выпрямитель, а также третий конденсатор и делитель напряжения, подключенные к выходному выводу, источник опорного напряжения и управляемый генератор, выход которого соединен с управляющим входом ключа. Кроме того, имеются второй перекидной ключ, соединенный с делителем напряжения и источником опорного напряжения, и усилитель переменного тока, включенный между вторым ключом и управляющим входом управляемого генератора, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа. Управляемый генератор может быть выполнен в виде симметричного автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе с дополнительным резистором, включенным между общей точкой делителя положительной обратной связи и управляющим входом генератора. В устройстве исключаются составляющие погрешности параллельного сумматора, делителя напряжения и составляющие, обусловленные наличием и дрейфом напряжения и тока смещени

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51)5 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

)

Н ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4423256/24-07 (22) 07.05.88 (46) 07.0!.90. Бюл. У 1 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) А.М.Ковалев, В.В.Круглов, Л.В.Привалова, В.С.Горьков и В.А.Зубов (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре.М.: Советское радио, 1979, с.262, рис.13.

Круглов В.В.Высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения.

Приборы и техника эксперимента, 1976, У 6, с.121-123. (54) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является повьпаение качества стабилизации выходного на.— пряжения. Устройство содержит включенные между входным выводом и первичной обмоткой трансформатора перекидной ключ и конденсатор, между вто-

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппарату ры °

2 ричной обмоткой трансформатора и выходным выводом второй конденсатор и мостовой выпрямитель, а также третий конденсатор и делитель напряжения, подключенные к выходному выводу, источник опорного напряжения и управляемый генератор, выход которого соединен с управляющим входом ключа. Кро- ме того, имеются второй перекидной . ключ, соединенный с делителем напряжения и источником опорного напряжения, и усилитель переменного тока, включенный между вторым ключом и управляющим входом управляемого генератора, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа. Управляемый генератор может быть выполнен в виде симметричного автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе с дополнительным резистором, включенным между общей точкой делителя положительной обратной связи и управляющим входом генератора. В устройстве исключаются составляющие погрешности параллельного сумматора, делителя напряжения и составляющие, обусловленные наличием и дрейфом напряжения и тока смещения усилителя постоянного тока, 2 э.п. ф-лы, 6 ил.

Целью изобретения является повышение качества стабилизации выходного напряжения.

На фиг.1 представлена функциональная схема преобразователя; на фиг.21534684 функциональная схема делителя напряжения; на фиг.3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства, на фиг.4 — принципиальная схема управляемого генератора; на фиг.5 — временные диаграммы, поясняющие работу генератора; на фиг.6 — временные диаграммы, поясняющие работу делителя напряжения.

Стабилизирующий преобразователь напряжения постоянного тока (фиг.l) содержит управляемый генератор 1, выход которого соединен с управляющим входом первого перекидного ключа 2, неподвижные контакты которого объединены соответственно с общей точкой схемы и выходным выводом устройства„ а подвижный контакт через первый конденсатор 3 подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора

4, второй вывод которой объединен с общей точкой схемы, вторичная обмотка трансформатора 4 через второй конденсатор 5 соединена с входными выводами мостового выпрямителя 6, выходные выводы которого объединены соответственно с общей точкой схемы и выходным выводом устройства, который соединен с входом делителя 7 напряжения, а через третий конденсатор

8 подключен к общей точке схемы, ис"точник 9 опорного напряжения, второй перекидной ключ 10 и усилитель

11 переменного тока, причем неподвижные контакты ключа 10 объединены соответственно с выходным выводом делителя 7 напряжения и источником 9 опорного напряжения а подвижный конР

40 такт через усилитель ll переменного тока подключен к управляющему входу управляемого генератора l выход которого соединен с управляющим входом второго перекидного ключа 10,Кроме того, в стабилизирующем преобразователе напряжения постоянного тока делитель 7 напряжения (фиг.2) содержит последовательно соединенные счетчик-формирователь 12 длительности, третий перекидной ключ 13 и

50 сглаживающий фильтр 14, причем вход счетчика 12 объединен с выходом управляемого генератора 1, неподвижные контакты третьего ключа 13 под 5 ключены соответственно к общеи точке схемы и выходному выводу устрокст .ва, подвижный контакт ключа 13 соединен с входом сглаживающего фильтра

14, а выход его соединен с выходным выводом делителя 7.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

Перекидной ключ 2 и разделительный конденсатор 3 представляют собой мощный двухполупериодный модулятор (преобразователь постоянного напряжения в переменное прямоугольной формы). Сигнал с выхода описанного модулятора поступает в первичную обмотку трансформатора 4 (фиг.1). Во вторичной обмотке его индуцируется напряжение той же формы, которое через конденсатор 5 и выпрямитель 6 поступает в нагрузку. Часть выходного напряжения„ снимаемая с делителя 7, поступает на один из неподвижных контактов второго перекидного ключа 10, а на другой его неподвижный контакт подается напряжение опорного источника 9. На выходе ключа 10 формирует ся сигнал, амплитуда (U ) и фаза переменной составляющей которого определяется значением и знаком разности указанных напряжений, подаваемых на неподвижные контакты ключа 10 (фиг.3)

Этот сигнал усиливается усилителем

11 переменного тока и поступает на вход управляемого генератора

Второй конденсатор 5 выполняет в предлагаемом преобразователе роль регулирующего элемента. Напряжение, поступающее на вход мостового выпрямителя 6, представляет собой разность выходного напряжения вторичной обмотки трансформатора 4 и напряжения на конденсаторе 5, величина которого определяется частотой выходного сигнала управляемого генератора .1.Входной сигнал последнего формируется по фазе и амплитуде иэ разности двух напряжений: части выходного (с делителя 7) и опорного источника 9 (фиг.3). Причем фазировка ключа !О выбирается так,.что в системе осуществляется отрицательная обратная связь. В этом случае изменение напряжения нагрузки Б ы, под действием каких-либо дестабилизирующих факторов (например, изменение U » или изменение Кд) приводит к такому изменению входного сигнала управляемого генератора 1Р что напряжение на регулирующем конденсаторе 5, определяемое час. тотой сигнала, компенсирует изменение напряжения нагрузки.

5 1534

Управляемый генератор 1 (фиг.4) работает следующим образом.

Если напряжение иа выходе усилителя переменного тока равно нулю (U« 0)., то генератор 1 представля ет собой обычный симметричный автоколебательный мультивибратор, частота следования импульсов которого определяется постоянной времени времяэа- 10 дающей цепи R> — С и напряжением де- лите ЦАе положительной обратной связи, образованного резистором R< (верхнее плечо) и Й Il R< (нижнее плечо). Временные диаграммы, поясняю- 15 щие работу управляемого генератора (в елучае U « = О), приведены на фиг.5а, где U< " выходное напряжение генератора 1, U — напряжение на. конденсаторе С времязадающей цепи, а 20

П(К2И Щ дел К,+ (К 11 К) Ю

При наличии выходного напряжения усилителя 11 сигнал делителя U eh является выходным напряжением параллельного сумматора, .образованного резисторами К<, R2 R4 (К, R4 входы, К2 — нагрузка). Поэтому U zh изменяется по сравнению с рассмотренным . ЗО случаем, когда U =О, причем величина U> h для обоих полупериодов оказывается одинаковой (фиг.56), поскольку одновременно со сменой полярности U< происходит изменение поляр- 35 ности и на входе К .сумматора. Характер изменения U4eh определяется фазой выходного напряжения усилителя

11 по отношению к напряжению U<. При совпадении фаэ U и напряжения уси- 40 лителя 11 (UU ) Upeh возрастает (фиг.56), частота сигнала управляемого генератора 1 уменьшается, а при несовпадении фаз U, и U<< (фиг.5в)

U 4е„ уменьшается, а частота сигна- 45 ла генератора 1 возрастает.

Использование в предлагаемой структуре стабилизатора усилителя переменного тока позволяет исключить составляющие погрешности преобразования, обусловленные наличием и дрейфом напряжения и тока смещения усилителя постоянного тока.

В предлагаемом преобразователе делитель 7 напряжения выполнен в виде последовательно соединенных счетчи-. ка-формирователя 12 длительности,: . третьего перекидного ключа 13 и филь

684 6 тра 14 (фиг.2). Такая реализация позволяет получить выходное напряжение делителя 7, как часть выходного напряжения стабилизатора (U ь „) . Например, при. требуемом коэфф:п1иенте деления КА=1/2 (что соответствует

U ы, 2U ) счетчик-формирователь

12 представляет собой обычный триггер со счетным входом. Работу дели". теля поясняют приведенные временные диаграммы (фиг.б), где U — выходное напряжение делителя - определяется соотношением

Пи Пвых t„« /Т,2, гДе Т„2=2 Т„.

Делитель, выполненный таким образом, вместе с перекидным -ключом 1О обеспечивают последовательное сравнение выходного напряжения делителя

7 и напряжения опорного источника 9.

При большом петлевом коэффициенте усиления устройства разность (U -U ) стремится к нулю, что соответствует работе последовательного сумматора на бесконечно большую нагрузку. В этом случае изменение резистора фильтра 14 не вызывает появления дополнительной составляющей погрешнос.ти стабилизатора. Изменение же параметров резистивного делителя, используемого в известном преобразователе, также как и элементов параллельного сумматора на входе усилителя постоянного тока приводит к образованию дополнительной нестабильности выходного напряжения.

Таким образом, в предлагаемом устройстве исключаются составляющие погрешности параллельного сумматора и. делителя напряжения и составляющие, обусловленные наличием и дрейфом напряжения и тока смещения усилителя постоянного тока. Следовательно предлагаемое техническое решение обеспечивает повьппение качества стабилизации выходного напряжения.

Формула изобретения

1. Стабилизирующий преобразователь напряжения постоянного тока, содержащий источник опорного напряжения, управляемый генератор, выход которого соединен с управляющим входом первого перекидного ключа, неподвижные контакты которого объединены соответственно с общей шиной и входным выводом устройства, а под)534684 вижный контакт через первый конденсатор подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой объединен с общей

5 пй нои, вторичная обмотка трансформатора через второй конденсатор соед «иена с входными выводами мостового в «прямителя, выходные выводы которого объединены соответственно с общей шиной и с выходным выводом ко-!

У тррый соединен с входом делителя напряжения, а через третий конденсатор подключен к общей шине, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения качества стабилизации выходно1

r напряжения, в него введены второй перекидной ключ и усилитель перенного тока, причем неподвижные контакты второго ключа соединены соответственно с выходным выводом делитея напряжения и источником опорного напряжения, а подвижный контакт через

yñèëèòåëü переменного тока подключен к управляющему входу управляемого ге- 25 оператора, выход которого соединен с управляющим входом второго перекидног о ключа. ф

t V

2, Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что управляемый генератор выполнен в виде симметричного автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе с положительной обратной связью, выполненной на резистивном делителе и резисторе, один из выводов которого подключен к общей точке резистивного делителя положительной обратной связи, а второй вывод - к управляющему входу генератора.

3. Преобразователь по п..1, о т— л и ч а ю шийся тем, что делитель напряжения содержит последовательно включенные счетчик-формирователь длительности, третий перекидной ключ и сглаживающий фильтр, причем вход счетчика объединен с выходом управляемого генератора, неподвижные контакты третьего ключа соединены соответственно с общей шиной и вьг ходным выводом, а подвижный контакт через сглаживающий фильтр подключен к выходному выводу делителя.

1534684

Составитель А.Якушкин

Техред M.Xoäàíè÷ Корректор Н.Король

Редактор И.Дербак

Заказ 53 Тираж 490 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 7fi-35, Раушская наб., д. 4/5

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