Стабилизированный преобразователь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 M 3/335

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕН1 НОЕ

ВЕДОМСТВО С CP (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4760380/07 (22) 20.11.89 (46) 30.01:93. Бюл. № 4 (71) Научно-производственное объединение

"Дальняя связь" (72) М.B.Êîëîêîëîâ и А.Ф.Москвина (56) А,с. СССР

¹ 886164, кл, Н 02 М 3/335, 1981.

А.с, СССР

¹ 734636, кл. G 05 F 1/56, 1980. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРБОБРАЗОВАТЕЛ Ь (57) Использование: в преобразовательной технике, вторичный источник электропитания радиоэлектронной аппаратуры, в частности промежуточное оборудование линейного тракта аппаратуры дальней мноИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания радиоэлектронной аппаратуры, в частности, промежуточного оборудования линейного тракта аппаратуры дальней многоканальной связи, Известны стабилизированные преобразователи с питанием от генератора тока.

Известное устройство, представляющее . собой стабилизированный преобразователь с питанием от генератора тока, содержит двухтактный полупроводниковый инвертор, выходной трансформатор, выпрямитель, выходной фильтр, после которого параллельно нагрузке включен параметрический стабилизатор (например, стабилитрон). Недостатком данного устройства является низкое КПД, обусловленное наличием параллельного стабилизатора.

5U 1791929 А1 гоканальной связи. Сущность изобретения; улучшения качества выходного напряжения при одновременном увеличении КПД преобразователя. В устройство введены входной

LC-фильтр, ыходной фильтр в виде конденсатора, в состав блока управления введен задающий генератор,.формирователь пилообразного напряжения, счетный триггер и два логических элемента ИЛИ. Это позволило улучшить качество выходного напряжения как за счет исключения изменения частоты преобразователя, так и за счет исключения элементов, не охваченных петлей обратной связи, Исключение частотно-зави. симого элемента на выходе инвертора, а значит неизбежных потерь на нем, позволило повысить КПД предлагаемого устройства. 3 ил, Известно также устройство, представляющее собой импульсный стабилизатор напряжения повышающего типа с питанием от генератора тока и содержащее входной конденсатор, дроссель, параллельный ключевой транзистор, диод, выходной конденсатор и блок управления, включающий в себя датчик выходного напряжения, источник опорного напряжения, усилитель сигнала ошибки, генератор, управляемый напряжением, и формирователь длительности импульса, Однако этому устройству несмотря на достаточно высокое значение

КПД свойственны следующие недостатки: отсутствие гальванической развязки между входом и выходом, что в ряде случаев неприемлемо для питаемой аппаратуры; невозможность получения выходного напряжения со значением меньше выходного и тока нагрузки со значением больше входного тока, что обусловлено принципом

1791929

55 работы стабилизатора повышающего типа; затруднения с получением высокого качества выходного напряжения, обусловленные как однотактным принципом работы, так и частотно-импульсным способом регулирования.

Наиболее близким по технической сущности решением к изобретению и принятым за прототип является :устройство, представляющее собой стабилизированный преобразователь с питанием от генератора тока

В его состав входят полупроводниковый инвертор с выходным трансформатором и выпрямителем, частотно-зависимый элемент, представляющий собой конденсатор, подключенный параллельно вторичной обмотке трансформатора, выходной фильтр, выполненный по Г-образной LC-схеме, и блок управления, включающий в себя сравнивающий релейный усилитель, элементопорного напряжения, входы которого подключены к выходу выходного фильтра,и ,датчик напряжения, входы которого под.ключены к входу выпрямителя. Выходы бло- ка управления соединены с управляющими входами полупроводникового инвертора, Работа устройства основана на том, что при изменении тока нагрузки или входного тока генератора тока блок управления изме. няет частоту вырабатываемых им управляющих импульсов таким образом, чтобы значение выходного напряжения оставалось постоянным. Так, при уменьшении тока нагрузки частота управляющих импульсов увеличивается, увеличивается частота работы полупроводникового инвертора и увеличивается доля переменного тока, замыкающегося через частотно-зависимый элемент — конденсатор.

Однако это устройство имеет следующие недостатки: частотный принцип управления приводит к появлению в выходном напряжении изменяющихся по частоте пульсаций, т.е. изменяющейся по частоте переменной составляющей, что ухудшает качество выходного напряжения; датчик напряжения подключен не к выходу выходного фильтра, а к частотно-зависимому элементу, вследствие чего активное сопротивление дросселя выходного фильтра снижает точность стабилизации выходного напряжения, что также ухудшает качество выходного напряжения; ввиду неидеальности конденсатора, используемого в качестве частотнозависимого элемента, в нем наряду с реактивной рассеивается и активная мощность, что ухудшает КПД преобразователя.

Целью изобретения является улучшение качества выходного напряжения при одновременном увеличении КПД стабилизированного преобразователя с питанием от генератора тока, Поставленная цель достигается тем, что в состав стабилизированного преобразователя с питанием от генератора тока, содержащего двухтактный полупроводниковый инвертор с выходным трансформатором, выходной выпрямитель, выходной фильтр и блок управления, в состав которого входят дифференциальный и сравнивающий релейный усилители, датчик напряжения, и элемент опорного напряжения, подключенный своим выходом к одному из входов дифференциального усилителя, а входами — к выходу выходного фильтра, введен входной фильтр, содержащий входной конденсатор и дроссель, включенный последовательно в одну из входных шин, выходной фильтр выполнен в виде конденсатора, а в состав блока управления дополнительно введены задающий генератор, формирователь пилообразного напряжения, счетный триггер, дифференциальный усилитель и два логических элемента ИЛИ, причем выход задающего генератора соединен с входом счетного триггера и с входом формирователя пилообразного напряжения, входы датчика напряжения подключены параллельно конденсаторувыходного фильтра, на второй вход дифференциального усилителя включен выход датчика напряжения, его выход соединен с первым входом сравнивающего релейного усилителя, второй вход которого соединен с выходом формирователя пилообразного напряжения, выход соединен с первыми входами логических элементов

ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с Q u Q-выходами счетного триггера, а выходы — с управляющими входами двухтактного полупроводникового инвертора.

Это позволило улучшить качество выходного напряжения как за счет исключения изменения частоты преобразования, так и за счет исключения элементов, не охваченных.петлей обратной связи. Кроме того, исключение частотно-зависимого элемента на выходе инвертора, а значит, неизбежных потерь на нем, позволило повысить КПД предлагаемого устройства.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого стабилизированного преобразователя с питанием от генератора тока; на фиг. 2 и 3 — эпюры токов и напряжений в различных узлах стабилизированного преобразователя.

Он состоит из двухтактного полупроводникового инвертора 1, состоящего из двух ключевых транзисторов 2 и 3 и выходного трансформатора 4, имеющего первичную

1791929 обмотку 5 со средней точкой 6 и вторичную обмотку 7 со средней точкой 8. Средняя точка 6 первичной обмотки 5-дансформатора 4 является одним из входов 9 питания полупроводникового инвертора 1, вторым входом 10 питания которого являются соединенные вместе эмиттеры ключевых транзисторов 2 и 3. Их коллекторы соединены с началом и концом первичной обмотки 5 трансформатора 4, а базы являются управляющими входами 11 и 12 полупроводникового инвертора 1. Начало и конец вторичной обмотки 7 и ее средняя точка 8 являются выходами полупроводникового инвертора 1, к которым подключен выпрямитель 13, состоящий из диодов 14 и 15, к выходу выпрямителя подключен выходной фильтр, представляющий собой конденсатор 16. К выходным зажимам 17 и 18 преобразователя, соединенным с выводами конденсатора 16 выходного фильтра, подключается нагрузка 19.

Преобразователь питается от генератора 20 тока, который соединен с входными зажимами 21, 22. Между входными зажимами 21, 22 преобразователя и входами 9, 10 полупроводникового инвертора 1 включен входной фильтр 23, представляющий собой последовательно включенный в первую входную шину 21-9 дроссель 24 и включенный параллельно генератора 20 тока конденсатор 25. К управляющим входам 11, 12 полупроводникового инвертора 1 подключены выходы блока 26 управления. Он состоит из логических элементов 27, 28 ИЛИ, выходы которых являются выходами блока

26 управления, счетного генератора 29, сравнивающего релейного усилителя 30, формирователя 31 пилообразного напряжения, дифференциального усилителя 32, задающего генератора 33, элемента 34 опорного напряжения, и датчика 35 напряжения. Входы эле." ента 34 опорного напряжения и датчика 35 напряжения соединены с выходными зажимами 17, 18 стабилизированного преобразователя, Стабилизированный преобразователь с питанием от генератора тока работает следующим образом.

Задающий генератор 33 запускает формирователь 31 пилообразного напряжения и счетный триггер 29, работающий в режиме деления на два. Пилообразное напряжение поступает на один из входов сравнивающего релейного усилителя 30. На второй вход релейного усилителя 30 поступает напряжение обратной связи с выхода дифференциального усилителя 32, которое является усиленной разницей опорного и выходного напряжений. На выходе релейного усилителя 30 образуется последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых зависит от напряжения обратной связи.

Эта последовательность импульсов логически складывается элементами 27 и 28 "ИЛИ" с последовательностями выходных импульсов с Q u Q выходов счетного триггера 29.

На выходах элементов 27 и 28 образуются управляющие импульсы, сдвинутые друг относительно друга на 180О, длительность которых изменяется от Т/2 до Т, Во время совпадения управляющих импульсов одновременно открыты оба транзистора 2 и 3 усилителя 1 мощности. При этом через каждый транзистор течет половина тока источ10

55 денсатор и дроссель, включенный последовательно в цепи питания двухтэктного инвертора, и блок управления, включающий в себя дифференциальный усилитель, источник опорного напряжения, датчик выходного напряжения, задающий генератор, генератор пилообразного напряжения, выход задающего генератора соединен с входами соответственно счетного триггера и генератора пилообразного напряжения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения работоспособности при питании от источника тока, выход компэратора соединен с первыми входами логических элементов ИЛИ, вторые входы Kol ярых ника 20 тока. В этом время диоды 14, 15 выпрямителя 13 закрыты и идет разряд емкости 16 нэ нагрузку. В то время, когда управляющий импульс поступает на один из

20 транзисторов усилителя мощности, ток через транзистор скачком возрастает до номинального тока источника 20, появляется напряжение нэ обмотках трансформатора 4, открывается соответствующий диод выпря25 мителя 13 и происходит заряд конденсатора

16. Обратная связь работает таким образом, что при увеличении нагрузки время одновременного открытия транзисторов 2 и 3 уменьшается. что приводит к увеличению

30 времени заряда конденсатора 16 и соответственно поддержанию постоянства выходного напряжения. Входной фильтр 23, состоящий иэ конденсатора 25 и дросселя

24 исключает скачки напряжения на вь ход)

35 ных зажимах источника 20 тока.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь, содержащий двухтактный инвертор с выходным трансформатором, к вторичной об40 мотке которого через выпрямитель подключены выходные выводы устройства, параллельно которым подключен выходной фильтрующий конденсатор, входной фильтр, включающий в себя входной кон1791929 соединены соответств соответственно с прямым и ин- выходы — с управляющими входами двухтакверсным выходами счетного триггера, а их тного инвертора.

I гы зв

Фиг 2

Al5

Составитель M. Колоколов

Техред М.Моргентал Корректор И. Шмакова

Редактор

Заказ 158 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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