Релейно-импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока

 

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - улучшение массообъемных характеристик и повышение качества выходного напряжения. Силовые транзисторы преобразователя 2 формируют последовательности прямоугольных импульсов, если выходное напряжение стабилизатора ниже заданного. В противном случае оба транзистора преобразователя закрыты. Длительность включенного состояния одного из транзисторов преобразователя зависит от величины входного напряжения и формируется путем сравнения на входе компаратора 20 напряжения генератора 19 пилообразного напряжения и напряжения инвертирующего функционального усилителя 18 с обратно-квадратичной передаточной характеристикой. При минимальном входном напряжении длительность управляющих импульсов на выходе усилителя мощности 17 максимальна и определяется частотой генератора 7 прямоугольных импульсов и модулем счета счетчика 12, который в два раза меньше модуля счета счетчика 9, задающего период переключения преобразователя 2. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН (5I)5 G 05 Р 1/56 гос да отвеянный номиткт го изоьРктгниям и отнР1,?тиям

ПРИ П-1НТ СССР

1 (61) 1374201 (21) 4458064/24-07 (2) 11.07.33 (46) 15.04.943. Бюл. № 14 (72) В,Г.Черкасов (53) 621,316.722.1(033.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1374201, кл,. С 05 Г 1/56, 1986. (54) .РЕЛЕЙНО-ИИПУЛЬСН1(11 СТАБИЛИЗАТОР

НАПРЯКЕН1?Я ПОСТОЯННОГО ТО1А (57) Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, Цель изобретения — улучп?ение массообъемных характеристик и повь???ение качества выходного напряжения, Силовые транзисторы преобразователя 2 формируют ?оследовательности прямоугольных импульcoz, если выходное напряжение стабилизатора ниже заданного. 3 противном

„„SU„„ 557555 А 2

2 случае об а транзистора пр еобр азователя закрыты. Длительность включенного состояния одного из транзисторов преобразователя зависит от величины входного напряжения и формируется путем сравнения на входе компаратора 20 напряжения генератора 19 пилообразного напряжения и напряжения инвертирующего Лункцио??аль??ого усилителя 13 с обратно-квадратичной передаточной характеристикой, При минимальном входном напряжении длительность управляющих импульсов на выходе усилителя мощности 17 максимальна и определяется частотой генератора 7 прямоугольных импульсов и модулем счета счетчи- ф ка 12, который в два раза меньпе мо" дуля счета счетчика 9, задающего период переключения преобразователя 2.

2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1557555

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источников вторичного электропитания устройств автоматики рав дио- и вычислительной техники и является усовершенствованием изобретения по авт. св. N - 1374201.

Цель изобретения - улучшение мас:сообъемных характеристик и повышение качества выходного напряжения.

На фиг. 1 приведена структурная схема релейно-импульсного стабилиза" тора напряжения постоянного тока; .на фиг. 2 — временные диаграммы, по- 15 ясняющие ее работу; на фиг. 3 — пере" даточная характеристика инвертируюцего функционального усилителя.

Релейно-импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока содержит 20 выводы 1 для подключения питаюцего напряжения постоянного тока, двух-: тактный ключевой преобразователь напряжения 2, входом соединенный с выводами 1 „25 с фильтром 3, входом соединенный с выходом преобразователя напряжения 2, а выходом с выводами 4 для подключения нагрузки, усилитель рассогласований

5, первый. вход которого соединен с

A выходами 4, а второй — с источником опорного напряжения Uр„, релейный. элемент 6 (например, триггер Шмидта), входом соединенный с выходом усилителя рассогласования 5, высокочастотный 35 генератор 7 прямоугольных импульсов, первую схему И 8, первый вход которой подключен к выходу релейного элемента 6, а второй — к выходу генератора

7, счетчик п импульсов 9, счетный 40 вход С которого подключен к выходу схемы И 8, первый триггер 10, счетный вход С которого подключен к выходу схемы H 8, Р-вход — к выходу п счетчика и импульсов 9, а инвертирующий 45 выход с R-входом счетчика 9, вторую схему И 11, первым входом подключенную к выходу первой схемы И 8, вторым - к неинвертирующему выходу триггера 10, счетчик n/2 импульсов 12, счетный вход которого, соединен с вы.ходом второй схемы И 11, à R-вход — с ннвертирующим выходом первого триггера 10, инвертор 13, входом подключенный к выходу О счетчика и/2 импульсов .

12, второй. триггер 14, счетный вход

С которого, соединен с выходом инвертора 13, третью 15 и четвертую 16 схемы И, первые входы которых подключены к выходу релейного элемента 6, вторые входы — к выходу инвертора 13, третьи входы — к неинвертирующему и инвертирующему выходам триггера 14 соответственно, усилитель мощности 17, первый и второй входы которого подключены к третьей 15 и четвертой 16 схемам И соответственно, а выходы " к управляющим входам преобразователя напряжения 2, инвертируюций функциональный усилитель 18, инвертирующий вход которого подключен к выводам I, а иеинвертируюций — к источнику напряжения установки рабочей точки U ров генератор пилообразного напряжения 19, первый вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов 7, а второй — к выходу 0 счетчика

n/2 импульсов 12, компаратор 20, неинвертируюций вход которого подключен к выходу инвертируюцего функционального усилителя .18, инвертируюций вход подключен к выходу генератора пилообразного напряжения 19, а выход — к четвертым входам третьей 15 и четвертой 16 схем И.

Инвертируюций функциональный усилитель 18 содержит операционный уси литель 21, нелинейную обратную связь

22, включенную между инвертирующим входом и выходом усилителя 21, причем нелинейная обратная связь 22 состоит из резистора и m параллельно подключенных к нему цепей, состоящих из последовательно соединенных резистора и диодов, количество которь!х в цепи равно значению ш.

Генератор пилообразного напряжения

19 содержит счетчик n/2 нмпульсов—

23, счетный вход которого соедиL нен с выходом генератора 7, а R-вход — с выходом 0 счетчика n/2 импульсов 12, резистивный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 24, входами соединенный с соответствуюцими выходами счетчика 23, а выходом — со сглаживающим конденсатором 25, Релейно-импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока работает следующим образом.

Выходное напряжение стабилизатора с выводов 4 подается на усилитель рассогласования 5 (фиг. 2а), где сравнивается с опорным напряжением

U „, и усиленный сигнал ошибки подается на релейный элемент 6. Если уровень сигнала ошибки меньше нижнего порога срабатывания релейного элемен1557555 та, последний выдает "1" (фиг, 2б) на первые вхоцы логических схем И 8, I5 и 16, разрешая тем самым проход импульсов с генератора 7 (фиг. 2в) через И 8 и импульсов управления че5 рез схемы И 15 и 1G. При поступлении первого импульса на счетный вход С. ! триггера 10 последний меняет свое состояние так, что на его инвертирующем выходе формируется "0", который поступает на R-входы счетчиков 9 и 12, устанавливая их в режим счета импульсов, а на неинвертирувцем выходе

"1", которая поступает на второй вход элемента И 1 1 . В этом случае счетчики 9 и 12 начинают работать в режиме счета, при этом на выходе инвертора

13 формируются импульсы, длительность которых зависит от частоты генерато- 20 ра 7 и величины п (фиг.. 2г), Эпюра показана для n=3. С юрмированные им,пульсы поступают на схему фазорасцепитепя, построенного на триггере 14 и элементах И 15 и 16. Сдвинутые от- 25 носительно друг друга на 180, они поступают на усилитель моцности 17, где усиливаются и затем подаются на управляющие входы, связанные с базами ключевых транзисторов, двухтактного 30 преобразователя напряжения 2. При минимальном значении входного питающего напряжения, информация о величине которого поступает на инвертирующии вход инвертируюцего функциональ 35 ного усилителя 18, на выходе последнего формируется потенциал, необходимый уровень которого устанавливается величиной напряжения U (фиг. 2д). Этот потенциал поступает на неинвертирующий 40 вход компаратора 20, на инвертирующий вход которого подается пилообразное напряжение с генератора 19. Формирование пилообразного напряжения осуцествляется следующим образом. Им- 45 . пульсы с генератора 7 поступают на счетный вход Г счетчика импульсов 23, при этом синхронизация режима счета со схемой формирования управлянцих импульсов происходит с выхода 0 счетчика 12, сигнал с которого поступает на R-вход счетчика 23, При поступлении первого импульса на вход С счетчика 12 на его выходе 0 формируется

"0", хоторый удерживается до конца счета. Этот уровень подается íà Rвход счетчика 23, переводя его в режим счета, В течение времени счета на выходе резистивного ПАЛ 24 формируется ступенчатое напряжение. (фиг. 2д), которое затем сглаживается, конденсатором 25. Сформированное ли" нейное пилообразное напряжение поступает на инвертирувций вход компарато-. ра 20, где сравнивается с уровнем напряжения на неинвертирувщем входе.

При минимальном значении входного напряжения уровень потенциала на неинвертирувцем входе компаратора выше уровня пилообразного напряжения (фиг. 2д), В этом случае на его выхо-. де формируется "1", которая поступает на четвертые входы элементов И 15 и 16 и разрешает прохождение управляющих импульсов по алгоритму, определяющемуся работой стабилизатора. При повьплении входного:-.апрю.ен??я до максимального уровень потенциала на выходе усилителя 18 изменяется по обратноквадратичному з акону, представленному на фиг, 3. Передаточная функция усилителя 18 такого вида выбрана, исходя иэ необходимости компенсации готерь в ключевых транзисторах и силовом трансформаторе преобразователя 2 и высокочастотном выпрямителе с фкпьтром 3, имеющих нелинейные передаточные характеристики, при повышении напряжения на них. Потери в этом слу-, чае пропорциональны квадрату тока через них. При. повышении питающего напряжения на выходе компаратора 20 фор-. мируется широтно-импульсный сигнал, длительность которого меняется от точки Л к Б (фиг. 2е). Соответственно, длительности управлявцих импульсов будут равны длительности сигнала с выхода компаратора 20, а напряжение на вторичной обмотке трансформатора преобразователя 2 будет иметь вид, представленный на фиг. 2з, причем в?щ Л соответствует минимальному значению входного напряжения, Б — максимальному

его значению.

Ф о.р м у л а и з о б р е т е н и я

l. Релейно-импульс??ый стабилизатор напряжения постоянного тока по авт. св. Р 1374201, о т л и ч а вщ и Й с я тем, что, с целью улучшения массообьемных характеристик и повьппения качества выходного напряжения, в него введены инвертирующий функциональный усилитель с обратноквадратичной передаточной характеристикой, генератор пилообразного напря1557555 жения и компаратор, а первый и второй элементы И снабжены четвертыми входами, при этом инвертирующий вход инвертирующего функционального усилителя соединен с выводами низкочастотного .выпрямителя, его неинвертирующий вход подключен к источнику напряжения установки рабочей точки усилителя, а выход соединен с неинвертирующим вхо10 дом компаратора, первый вход генератора .пилообразного напряжения соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, второй вход подсоединен к выходу "О" счетчика п/2 импуль- 1 сов, а выход подключен к инвертирующему входу комп ар атор а, выход которого соединен с четвертыми входами первого и второго элементов И, 2. Стабилизатор по п, 1, о т л и- < ч а ю шийся тем, что инвертирующий функциональный усилитель содержит операционный усилитель, охваченный нелинейной отрицательной обратной

Ыд портер

//rwpww

Ыр

Ug

8 /3 г

>/e 8epx „,, связью, выполненной па резисторе и параллельно соединенных с ним m цепях, каждая из которых состоит из последовательно соединенных резистора и диодов, причем количество диодов в цепи соответствует значению в.

3. Стабилизатор по и. 1, о т л .и— ч а ю шийся тем, что генератор пилообразного напряжения содержит второй счетчик и/2 иппульсов, резистивный цифроаналоговый преобразователь и конденсатор, причем счетный вход второго счетчика n/2 импульсов соединен с первым входом генератора пилообразного напряжения, его Р-вход подключен к второму входу генератора пилообразного напряжения, а выход подсоединен к соответствующим входам резистивного цифроаналогового преобразователя, выход которого, зашунтированный конденсатором, подсоединен к выходу генератора пилообразного напряжения.

Составитель Р.Опадчий

Редактор М, Товтин Техред g,дид к КоРРектоР Т. Папий

Заказ 717 Тираж 649 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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