Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

с,и 0 и и 1.А-НЯ 45:.ю ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советски кСоциалистически кРеспублик О 736069 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(ы)м. кл. Я 05 Р 1/56 Н 02 М 3/335 с присоединением заявки ЖГееудеретеееаа кемнтет СССР(23) Приоритет ае делам кеебретеннй н еткрытвй(54 СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 1Изобретение относится к области электротехники, а именно к стабилизированнымпреобразователям напряжения, и можетнайти применение в блоках электропитания радиоэлектронной аппаратуры,Известны устройства, выполненные посхемам однотактного или двухтактногостабилизированного преобразователя постоянного напряжения с гальваническиразвязанным входом и выходом. Эти уст 1 Оройства содержат, по крайней мере, одинключевой элемент, силовой трансформатор,ко вторичной обмотке которого подключенвыпрямитель с фильтром, тактовый генератор, компаратор, модулятор шириныимпульсов и устройство гальваническойразвязки 1Недостатком указанного устройстваявляется низкая стабильность выходногонапряжения и малое быстродействие.20Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является стабилизированный преобразовательпостоянного напряжения, содержашнй 2ключевой элемент, нагруженный трансфор матором, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю с фильтром и делителем напряжения обратной связи, пороговый узел, вход которого подключен к этому делителю, а выход через элемент гальванической развязки подключен к первому входу регулятора ширины импульсов, второй его вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход регулятора соединен с управляющим входом ключевого элемента 21Этот преобразователь постоянного тока в постоянный ток может работать при нулевом коэффициенте заполнения импульса, что обеспечивает работу в коротко- замкнутой цепи н ограничение выходного тока. В цепи обратной связи преобразователя для развязки между входом и выходом последнего используется оптическое устройство (элемент гальванической развязки), образованное светодиодом и фототранзистором. Светодиод реагирует па выходной сигнал схем контроля паи 1 лж -7360иия и тока ( порогового устройства),которые подключены к выходу преобразователя. Преобразователь работает врежиме перехода, в котором при изменении степени нагрузки происходит переходот регулирования напряжения к регулированию тока и наоборот,Недостатком этого устройства являетсямалое быстродействие системы управления, в результате чего при резких изменениях входного напряжения на выходепреобразователя наблюдаются выбросыи провалы напряжения, величина и длительность которых определяется конкретными динамическими характеристиками 15устройства, а также низкая стабильностьвыходного напряжения в статическом режиме работы, Последнее обстоятельствоопределяется тем, что коэффициент стабилизации такой системы регулированияне зависит от напряжения питания стабилизатора и определяется только коэффициентом передачи канала обратнойсвязи.Цель изобретения - повысить стабильность и быстродействие преобразователя.Это достигается тем, что трансформатор стабилизированного преобразователяснабжен дополнительной обмоткой, которая через выпрямитель и ограничительныйрезистор включена между входом порогового узла и выходной шиной.На чертеже представлена структурнаясхема предлагаемого устройства.Стабилизированный преобразовательпостоянного напряжения содержит ключевой элемент 1, силовой трансформатор2 с первичной 3 и вторичной 4 обмотками, силовой выпрямитель 5 и фильтр 6,40подключенные к вторичной обмотке 4 силового трансформатора 2, пороговый узел7, вход которого подключен к делителю8 напряжения обратной связи, а выходчерез блок 9 гальванической развязкиподключен к одному входу регулятора10 ширины импульсов, второй вход которого связан с выходом тактового генератора 11, а выход - с управляющим входом ключевого элемента 1. Силовой транс 50форматор 2 имеет дополнительную обмотку 12, которая через выпрямитель 13и ограничительный резистор 14 включенамежду входом порогового узла 7 и выходной шиной преобразователя.55Предлагаемое устройство работаетследующим образом,Начиная с момента подачи напряженияпитания и до момента времени, когда 69 4напряжение на выходе преобразователядостигнет номинального значения, сигнална выходе порогового узла 7 отсутствует,и ключевой элемент 1 переключается счастотой и коэффициентом заполнения,определяемыми временным и параметрамитактового генератора 11. Начиная смомента достижения выходным напряжением своего номинального значения навыходе порогового узла 7 появляетсясигнал, который через блок 9 гальва. -нической развязки поступает на входрегулятора 10 ширинь 1 импульсов, уменьшая коэффициент заполнения ключевогоэлемента 1 и осуществляя стабилизациювыходного напряжения, Б стабилизированных преобразователях постоянного напряжения с использованием принципа широтно-импульсного регулирования амплитуданапряжения на первичной обмотке силовоготрансформатора равна напряжению питания преобразователя в течение каждогооткрытого состояния регулирующего элемента, Поэтому в течение указанноговремени на дополнительной обмотке 12силового трансформатора 2 наводится напряжение, пропорциональное напряжениюпитания, с амплитудой, определяемойкоэффициентом трансформации указаннойобмотки. Это напряжение выпрямляетсявыпрямителем 13 и через ограничительный резистор 14 подается на вход порогового узла 7, суммируясь с напряжением, снимаемым с делителя 8 напряжения обратной связи,Выходное напряжение устройства определяется следующим выражением:О Е,К,ЮА +Е К ср 1+Ек Ргде О 5, - выходное напряжение преобразователя;Е - напряжение питания преобразователя;К - коэффициент передачи поцепи обратной связи;Ос - напряжение срабатыванияСрпорогового узла;К - коэффициент передачи, опре 2деляемый коэффициентомтрансформации дополнительной обмотки 12 и величиной ограничительного резистора 14, равныйОра= ЦППри этом значении коэффициента Кпреобразователь имеет минимальные зна736069 6 Формула изобретения Кроме того, в известном устройствепри резком изменении напряжения питания сигнал обратной связи, пропорциональный этому изменению, поступает навход порогового узла с запаздыванием,определяемым постоянной времени выходного фильтра, которая, как правило, бывает больщого значения для обеспеченияминимальных пульсаций выходного напряжения. Это приводит к значительному изменению выходного напряжения, В данномустройстве сигнал, пропорциональный изменению напряжения питания, поступаетна вход порогового узламинуя выходнойфильтр, практически без задержки. Этосущественно повышает быстродействиеустройства и уменьшает в 3-4 раза изменение выходного напряжения при скачкообразном изменении напряжения питания,чения нестабильности от изменения напряжения питания. Например, при Б=25 В, К =2 Оср =5 В, изменение напряжения питания + 5 В, К=0,0038,нестабильность выходного напряжениясоставляет + 0,05 о, что значительноменьше нестабильности известного устройства,Стабилизированный преобразовательпостоянного напряжения,. содержащий клю 5 чевой элемент, нагруженный трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю с фильтром иделителем напряжения обратной связи,пороговый узел, вход которого подключенк этому делителю, а выход через элементгальванической развязки подключен к первому входу регулятора ширины импульсов,второй его вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а вьходрегулятор соединен с управляющим входом ключевого элемента, о т л и ч а ю -ш и й с я тем, что, с целью повышения стабильности и быстродействия преобразователя, трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, которая через выпрямитель и ограничительный резистор включена между входом порогового узла ивыходной щиной,Источники информации,25принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ, 532943, кл, Н 02 М 3/335, 1976.2, Патент США % 3701937,кл. 321-2, 1972.