Регулируемый преобразователь напряжения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

С А Н И Е < 741387

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 05.01.78 (2I )2564961/24-07 (51 ) M. Кл.

Н 02 М 3/335 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет (23) Приоритет—

ho делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень № 22 (53) УДК 621.314 .57(088.8) Дата опубликования описания 18.06.80 (72) Автор изобретения

Б. И. Сорокин (7I) Заявитель (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке вторичных источников питания с широкой регулировкой выходных напряжений.

Известен силовой преобразователь со

5 стабилизированным выходом, содержащий задающий генератор и стабилизирующие блоки, выходное напряжение которых стабилизуется путем изменения длительнос10 ти сигнала управления, снимаемого с выхода устройства разрешения при наличии на его входе сигналов с мультивибратора и генератора ошибки, когда на вход генератора ошибки поступает сиг15 нал с выхода устройства синхронизации и компаратора, контролирующего величину выходного напряжения 11, Недостатком данного устройства яв- 2О ляется необходимость синхронного и синфазного сигнала управления, наличие ком» паратора и генератора ошибки в каждом стабилизирующем блоке, 2

Известен также источник питания, содержащий последовательно включенные преобразователи напряжения, генератор, усилитель напряжения, широтно-импульсный модулятор, который изменяет длительность включенного состояния преобразователей напряжения в соответствии с изменением напряжения на выходе последовательно включенных преобразователей напряжения, недостатком которого является ограничение диапазона перестройки нижнего уровня выходного напряжения эа счет высокого остаточного напряжения на преобразователях f2) .

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является твердотельный регулируемый блок питания, который содержит генератор тактовых им« пульсов, связанный с входными триггераMH последовательно или параллельно включенных ячеек конверторов, схему сравнения и широтно-импульсный модулятор с регулятором напряжения 3 .

3 7413

Недостатком данного устройства явля ется высокое минимальное значение ниж« него уровня выходного напряжения и его возрастание с увеличением количества последовательно включенных конверторов, так как минимальное значение уровня выходного напряжения определяется суммой остаточных напряжений всех конверторов и при увеличйнии их числа минимальное значение выкодного напряжения >0 возрастает. Недостатком устройства является также изменение КПД. по диапа зону регулирования, так как независимо от уровня выходйого напряжения расходует ся мощность в цепях управления и выходных каскадак конверторов, потому что все они работают одновременно, Цель изобретения увеличение КПД и . диапазона регулирования выходного напряжения. 30

Поставленная цель достигается тем, что в регулируемый преобразователь напряжения, содержащий генератор тактовых импульсов, связанный со счетными входами триггеров, установленных на входе

И -последовательно включенных ячеек конверторов, выходной вывод которых через схему сравнения связан с широтно-импульсным модулятором с регулятором напряжения введены три пороговых уст30 ройства и счетная схема управления, . выходы которой соединены с разреша|ошими входами и -1 триггеров ячеек конверторов, а входы с соответствующими выходами пороговых устройств, причем

35 вход первого из них соединен погледовательно, а вход второго параллельно с регулятором напряжения и вход третьего связан с входом широтно-импульсного

40 модулятора.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Регулируемый преобразователь содержит и -ячеек конверторов (1-1 1-2 ...

1 ф5 ... 1-A), в состав которых входят триггеры 2, которые через двухканальный усилитель 3 тока связаны с двухтактным усилителем мошности на транзисторах 4 и трансформаторе 5, выходной выпрями$0 тель 6 и фильтр 7, причем выходные выпрямители всек конверторов соединены последовательно, источник питания конверторов 8 и генератор 9 тактовых импульсов, выход которого подсоединен к

55 счетным входам указанных триггеров.

Выходной вывод через схему 10 сравнения, содержащую делитель 11 обратной связи, усилитель 12 напряжения и опор87 4 ный элемент 13 связан с широтно-импульсным модулятором 14, выход которого подсоединен к регулятору 15 напряжения, который содержит регулирующий транзистор 1 6 и накопительное звено из индуктивности 1 7 и конденсатора 1 8, Первое пороговое устройство 1 9-1 включено по входу последовательно с регулятором напряжения, второе 19-2 параллельно ему, а третье 19-3 подключено ко входу широтно-импульсного модулятора, На входе пороговых устройств установлена цепочка из последовательно включенных стабилптрона 20, светодиода 21 и ограничительного резистора 22. Светодиод связан с фотодиодом 23, который подсоединен ко входу логического элемента 24 И-ИЛИ. Выходы пороговых уст. ройств подсоединены к соответствующим входам счетной схемы 25 управления, выходы которой подсоединены к разрешающим входам триггеров и -1 конвертора.

Разрешающий вход первого конвертора (1- 11 ) соединен с разрешающим входом счетной схемы управления и выходом генератора тактовых импульсов. Все усилители мощности конверторов, кроМе (1- Tl), по входу источника питания сое» динены параллельно. Питание усилителя мощности (1-0 ) конвертора подается через регулятор напряжения.

Устройство работает следующим образом.

C выпрямителя 6 напряжение питания поступает на конверторы 1 и регулятор

15 напряжения. Последовательность импульсов с выхода генератора 9 поступаег на вход триггеров 2, а с их выхода на вход двухканальных усилителей 3. тока, работающих в ключевом режиме, с выхода которых усиленная последовательность импульсов поступает в цепи базаэмиттер транзисторов 4, при этом, если уровень логической 1 есть на входе одного транзистора 4, то на входе другого транзистора 4 имеется уровень логического О. Смена состояний выхода усилителей 3 и транзисторов 4 проискодит каждый полупериод с частотой колебаний генератора 9. 13 соответствии с изменением состояний транзисторов 4 во вторичную обмотку трансформатора 5 трансформируется переменное напряжение, которое преобразуется в постоянное напряжение выпрямителем 6, фильтруется емкостью фильтра 7 и поступает на выход конверторов 1.

5 741387

В сбответствии с исходным значением счетная схема управления (в данном устройстве реверсивный сдвиговый регистр) формирует на выходе числовой код, эквивалентный уровню выходного напряжения грубо", который уровнем логической 1, разрешает прохождение импульсов перест. ройки с генератора 9 на выходы триггера

2. Напряжение с выходов конверторов 1, в режим вычитания, которая исполняется при наличии команды логической 1 с выкода порогового устройства 19-3, В это время на ее входе присутствует напряжение, соответствующее минимально- . му значению длительности импульсов управления широтно-импульсного модулято» ра 14. Искодное значение кОда в счетной схеме 25 управления уменьшается включенных в режим работы числовым ко- >0 на единицу, что эквивалентно выключению дом,суммируется с выходным напряжением одного конвертора 1 и изменению напряконвертора (1-A) и поступает на шину жения. на выводе "выход, "грубо на вевыход", а через делитель 1 1 обратной личину дискреты. Установление величины связи, на вход усилителя 12 напряже- напряжения "плавно" до номинального знания,входящего в схему 10 сравнения.

15 чения выполняет регулятор 15 напряжеС выхода схемы 10 разностное напряже- . ния,аналогично описанному. При уменьние сравнения поступает на вход широт- шении напряжения на выводе выход" но-импульсного модулятора 14. В соог- до какого-то определенного значения, ветствии с сигналом рассогласования на r. е. при уменьшении напряжения на ревыкоде широтно-импульсного модулятора 20 гулирующем элементе 16 до минимальформируется определенная длительность но возможного значения срабатывает импульсов управления временем открыто- пороговый элемент 19-1, выход с котого и закрытого состояния регулирующего рого разрешает переход счетной схеме элемента 16, а следовательно, и величи- 25 управления в режим суммирования ной выходного напряжения конвертора и увеличения записанного кода, При не(1 - q). Схема сравнения так воздейст- обходимостй получения минимального вует на широтно-импульсный модулятор, значения выходного напряжения на шине что происходит стабилизация выходного выход" включенным в работу остается напряжения регулятора или его регули- конвертор (1- Т ), управляемый напряжерование при внешнем воздействии на де- нием с регулятора 15 напряжения, мини30 литель обратной связи. Диапазон регули» мальное значение напряжения на выходе

II - И рования плавно с одновременной стабили- . регулятора может достигать единицы эацией напряжения в конечном итоге за- вольт. висит от способности широтно-импульс- " Отсутствие регулирования уровня выных модулятора отрабатывать эти изме- З5 ходного напряжения конверторов 1, за кения, Пусть в какой-то момент времени исключением конвертора (1-n ), позвосхема 10 сравнения изменяет длительность ляет исключить дополнительные потери импульса на выходе модулятора 14 до мощности в преобразователях при иэмеминимально возможного значения, напря- нении уровня напряжения на выводе "выжение на выходе регулятора напряжения ход, так как любому уровню выходного

40 и становится минимальным, а на регулиру- напряжения в диапазоне регулирования ющем элементе 16 возрастает и дости- всегда соответствует оптимальное колигает уровня срабатывания порогового уст-. чество включенных в работу конверторов ройства 19-2 (который и выбирается из 1, что позволяет сохранить постоянное этих соображений), Стабилитрон 20 про- 45 -значение КПД в диапазоне регулировабивается, ток через него резко возраста- ния выходного напряжения. ет и достигает уровня перехода светодио- В преобразователе напряжения за да 21 в режим излучения световых волн, счет разделения функции стабилизации накоторые вызывают изменение состояния пряжения между регуляторами плавно перехода фотодиода 2З и формирование

50 и и грубо, работающими совместно, полу»

Jl на выходе схемы 24 И-ИЛИ уровня логи- чена возможность стабилизировать напряческой 1, r. е. увеличение напряжения на жение на любом уровне диапазона регуливходе порогового устройства 19-2 выше рования с минимальными потерями мощ-. порога включения вызывает изменение ности в цепях управления и выходных кассостояния на выходе порогового устрой- .кадах за счет оптимального выбора вклю

55 ства. На выходе порогового устройства ченного в работу количества конверторов.

19-2 формируется команда разрешения Устройство источника питания позволяперехода счетной схемы 25 управления ет увеличить диапазон регулирования вы

741387

UHHHFIH Заказ 3333/9 Тираж 783 Подписно

Филиал ППП "Патент", т . Ужгород, ул. Проектная, -4 ходного напряжения. Максимальный уровень выходного напряжения соответствует включению всех конверторов, а миниглальный только одного конвертора (так как все остальные выключены), Минимальный уровень напряжения определяется остаточным напряжением одного конвертора, следовательно, он будет в N раз меньше (N - 0 KoHBepTop0B) по сравнению с известным устройством. Кроме того, сохраняется постоянство значения КПД по диапазону регулирования.

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь напряжения, содержащий генератор тактовых импульсов, связанный со счетными входами триггеров, установленных HB входе

П -последовательно включенных по выходу ячеек конверторов, выходной вывод которых через схему сравнения связан с широтно-импульсным модулятором с регулятором напряжения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения KHQ и диапазона регулирования, в него введены три пороговых устройства

5 и счетная схема управления, выходы которой соединены с разрешающими входами и -1 триггеров ячеек конверторов, а входы с соответствующими выходами пороговых устройств, причем вхоц одного из них соецинен последовательно, а вход второго параллельно с регулятором напряжения и вход третьего связан с входом широтно-импульсного модулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент США N 3588G66, кл. 321-2, 1971.

2. Патент США М 3818307, кл. 321-11, 1974.

>0 3, Патент США М 3559030, кл. 321-2, 1971.