Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

 

ФИ ц,; .

Г (ii) 69262

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.02.77 (21) 245 6291/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.79. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 15.10.79 (51) М. Кл в

Н 02М 3/155

Государственный комитет (53) УДК 621.314.58 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Ф. И. Александров (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электроники и может найти применение во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны стабилизированные преобразователи постоянного напряжения в постоянное на транзисторах, регулируемые по принципу широтно-импульсной модуляции и имеющие ограничение выходного тока при перегрузке или коротком замыкании на выходе (1 и 2).

Наиболее близким к изобретению техни ческим решением является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий по меньшей мере один транзисторный ключ, узел управления ключом, силовую цепь с трансформатором, одна из обмоток которого включена последовательно с ключом, а также цепь отрицательной обратной связи по величине выходного тока преобразователя, состоящую из последовательно соединенных датчика тока в силовой цепи ключа, компаратора и триггера, связанного с входом транзисторного ключа (2). Недостатком такого преобразователя является черезмерное увеличение выходного тока в режиме короткого замыкания, что может привести к выходу из строя

его компонентов. Это объясняется тем, что статическая ошибка контура ограничения тока при уменьшении длительности импульсов в транзисторном ключе в режиме короткого замыкания на выходе преобразователя резко увеличивается вследствие временного

5 запаздывания в указанном контуре, в"частности вследствие запаздывания отключения самого ключа. При длительном коротком замыкании, которое может случиться при питании низковольтной распределенной

10 нагрузки, тепловой перегрузке могут подвергаться диоды выпрямителя силовой части. Особо следует отметить блокирующий диод 1 С-фильтра однотактных схем преобразователей. В этом диоде при коротком

15 замыкании на выходе преобразователя возрастает амплитуда импульсов тока и приближается к единице коэффициент заполнения импульсов тока. Поэтому в отдельных случаях необходима не только стаби20 лизация выходного тока на уровне максимального тока натрузки, но" и "умейьШение тока короткого замыкания в два и более раза по сравнению с максимальным током нагрузки преобразователя.

25 Целью изобретения является повышение надежности стабилизированного преобразователя постоянного напряжения в режимах перегрузки или короткого замыкания на выходе. Это достигается тем, что предлагаемый преобразователь снабжен дополнитель692027

:15

3 ной цепью положительной обратной связи по напряжению, образованной дополнительной обмоткой трансформатора, которая через выпрямитель и КС-фильтр соединена с одним из входов компаратора.

На фиг. 1 представлена структурная схема описываемого преобразователя напряжения; на фиг. 2 — вариант выполнения сглаживающего фильтра силовой части преобразователя; на фиг. 3 — принципиальная схема отдельных узлов преобразователя; на фиг. 4 — семейство выходных вольт-амперных характеристик преобразователя.

Транзисторный ключ 1, на входе которого имеется узел 2 управления, включен в силовую цепь 3 стабилизированного преобразователя, питаемого входным напряжением Е.

В силовую цепь 3 в качестве одного из ее элементов входит трансформатор 4, обмотка 5 которого включена последовательно с ключом 1. Цепь отрицательной обратной связи для ограничения выходного тока преобразователя состоит из последовательно соединенных резисторного датчика б тока в силовой цепи ключа 1, компаратора 7 сигнала датчика и триггера 8, переключающего вход транзисторного ключа. Цепь положительной обратной связи образована дополнительной обмоткой 9 трансформатора

4, выпрямительным диодом 10, включенным в прямом направлении, и КС-фильтром 11, нагруженным на балластный резистор 12.

В силовую цепь 3 преобразователя в качестве обязательного узла входит сглаживающий фильтр 13. В однотактных схемах преобразователя фильтр 13 шунтируется блокирующим диодом 14. Компаратор 7 может быть выполнен на операционном усилителе 15 с резисторными делителями 16 и

17 на входах. Выход КС-фильтра 11 связан через ограничительный резистор 18 с резисторным делителем 16.

Триггер 8 может быть выполнен в виде аналога двухбазового диода на транзисторах 19 и 20, шунтирующего вход транзисторного ключа 1 (или выход узла 2 управления).

Преобразователь в режиме ограничения тока работает следующим образом.

Если мгновенный ток силовой цепи ключа 1 превысит допустимое значение, то на выходе компаратора 7 появляется сигнал, запускающий триггер 8. Последний непосредственно или через узел 2 управления отключает ключ 1. В случае перегрузки или короткого замыкания триггер 8 периодически срабатывает и отключает ключ 1 раньше, чем его отключит узел 2 управления.

Триггер 8 периодически восстанавливается в исходное состояние от узла 2 управления, например, при обесточивании входа ключа

1. Вольт-амперная характеристика преобразователя без вводимой положительной обратной связи имеет форму кривой а (см. фиг. 4).

При наличии положительной обратной связи эффективность ограничения тока повышается следующим образом.

Напряжение на выходе КС-фильтра 11 изменяется по тому же закону, что и напряжение на выходе 1 С-фильтра 13, так как регулировочные характеристики обоих фильтров идентичны. При уменьшении напряжения UÄ па нагрузке пропорционально уменьшается напряжение на выходе RCфильтра 11 (или на резисторе 12), гальванически не связанного с нагрузкой. Зто эквивалентно подаче сигнала выходного напряжения на инверсный вход компаратора

7. Чем меньше сопротивление нагрузки и выходное напряжение преобразователя, тем больше сигнал разбаланса на входах операционного усилителя 15 и эффективнее ограничение тока.

Подбором величины резистора 18 можно добиться более точной стабилизации тока в режиме перегрузки и короткого замыкания (кривая б на фиг. 4) и еще более эффективного ограничения тока, необходимого для однотактных импульсных преобразователей (кривая в на фиг. 4). Тем самым повышается надежность стабилизированного преобразователя.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий по меньшей мере один транзисторный ключ, узел управления ключом, силовую цепь с трансформатором, одна из обмоток которого включена последовательно с ключом, а также цепь отрицательной обратной связи по величине выходного тока преобразователя, состоящую из последовательно соединенных датчика тока в силовой цепи ключа, компаратора и триггера, связанного с входом транзисторного ключа, отлича ющийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен дополнительной цепью положительной обратной связи по напряжению, образованной дополнительной обмоткой трансформатора, которая через выпрямитель и RC-фильтр соединена с одним из входов компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент США № 3916282, кл, 321 вЂ, 1975.

2. Патент США № 3873903, кл, 321 — 2, 1975, 692027 агрузие

«» (/), б иг. 2

Рог 1

Раг 4

Редактор А. Пейсоченко

Корректор А. Галахова

Техред Н. Строганова

Заказ 2522/5 Изд. № 629 Тираж 857 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2