Стабилизированный преобразователь напряжения

(21) (22) (46) (72) ликии ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ двтоескомм сетельСт 3301961/24-0718.06.8115,06,83, Бюл. Ф 22В,А. Маркелов, Н.М. Цеи Н.Е. Комраков(56) 1. Авторское свидетельство СССРъ В 479101, кл. 6 05 Р 164, 1973,2; Авторское свидетельство СССР В 748721 кл. Н 02 М 3/335, 1978. .(54)(57). СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗО-. ВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий вспомогательный узел питания, задающий генератор, выход которого соединен свходом формирователя пилообразного. напряжения и входом делителя частоты, два выхода которого подключены к первыц входам соответствующих селекторов, вторые и третьи входы кото рых соединены с выходами соответст.венно широтно-импульсного модулятора и генератора импульсов нарастающей длительности, содержащего компаратор, выход которого является вы. ходом генератора, а первый вход -входом генератора, к второму входу компаратора подключены первые выводы резистора и конденсатора, вторые выводы которых соединены соответст"; венно с выходом вспомогательного узла питания и общей шиной, выход формирователя пилообразного напряжения подключен к первому входу широтно- импульсного модулятора ивходу генератора импульсов, нарастающей длительности, выход согласующего усилителя соединен с входом усилителя мощности, к выходу которого подключены последовательно соединенные выпрями:тель и сглаживающий фильтр, выходфильтра подключен к второму входу широтно-импульсного модулятора и является выходом устройства, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, устранения ЕФ перегрузок устройства и уменьшения помех в сети, в него введены порого" вый блок и три ключа, причем к выходу вспомогательного узла питания. С подключен вход порогового блока, выход которого соединен с управляющими Я входами ключей, два из которых вклю- . чены между выходами селекторов и .входами согласующего усилителя, а третий - между общей шиной и вторым ,входом компаратора генератора импульсов нарастающей длительности.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дляформирования стабилизированного напряжения питания электронныхустройств,Известно устройство, содержащеезадающий генератор, генератор пилообразного напряжения, компаратор, делитель частоты, два селектора, усилитель мощности, выпрямитель, фильтри цепь обратной связи, причем вход 10,делителя подключен к задающему генератору, входы селекторов к выходамделителя и выходу компаратора, а выходы селекторов ко входу усилителямощности 1, 15Однако в известном устройствепри его включении и выключении навход усилителя мощности поступает не"сформированный по амплитуде, длительности и фазе сигнал управления, прикотором ключевые элементы усилителяработают в линейном режиме, черезних протекает сквозной ток и токнасыщения силового трансформатора,в результате чего на ключевых элементах в течении достаточного продолжительного времени рассеиваетсябольшая мощность и от питающей сетипотребляется большой ток, а это снижает надежность всего устройства исоздает перегрузку и помеху в питающей сети. Причиной появления несформированного сигнала управления является то, что функциональные эле"менты устройства управления, каквсякое электронное устройство, выпол 35няют свои функции только при ограниченном диапазоне величин питающегонапряжения, выше и ниже которого ихработоспособность не гарантируется.Вследствие этого при включении и выключении устройства в течение времени, когда напряжение питания функциональных элементов устройства управления меньше своего минимальнодопустимого значения, на вход усилителя мощности, поступает несформированный по амплитуде, длительностии фазе сигнал, при котором силовыеэлементы усилителя не входят в режимнасыщения, через них протекают сквозные токи и токи насыщения силовоготрансформатора. Все это приводит ксущественной перегрузке усилителяпо току и мощности, что повышаетвероятность выхода его силовых элементов из строя и потому снижает надежность известного устройства и создает перегрузку и помеху в питающей. сети,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, содержащее силовой выпрямитель с фильтром, подключенный к трансформатору двухтактногоусилителя мощности на силовых транзисторах, базы которых подсоединенычерез резисторы к полуобмоткам транс.65 форматора предварительного усилителяна транзисторах и через диоды - кполуобмоткам трансформатора, эапирающего предварительного усилителя на транзисторах, Базы транзисторов управляющего усилителя подключены к выходам первой нары элементов И, а базы запирающего к выходам второйпары элементов И. Первые входы первойпары соединены с выходом широтно-импульсного модулятора непосредственно, а первые входы второй пары через первый инвертор, вторые же входы первой пары подключены к соответствующим входам первого делителя часто ты, а второй пары - к соответствующим выходам второго делителя частоты.Задающий генератор устройства связанс входом второго делителя частотычерез второй инвертор, а с входомпервого и входом формирователя пилообразного напряжения непосредственно.Устройство содержит вспомогательный стабилизатор напряжения, на выходе которого установлен первый и второй делитель напряжения на резисторах и опорный источник. Средняя точка первого делителя напряжения соединена с инвертирующим входом компаратора. На выход опорного источника подключена. интегрирующая цепь из резистора и конденсатора, средняя точка которой через резистор соединена с неинвертирующим входом компаратора, подключенным через конденсатор к выходу формирователя пилообразногр напряжения, который через другой конденсатор соединен со средней точкой второго делителя напряжения, подключенной к неинвертирующему входу широтно-импульсного модулятора, а его инвертирующий вход подключен через прямой диод ко входу компаратора и к выходу выпрямителя непосредственно Г 23.Однако в этом устройстве, как и в предыдущем, при его включении и выключении на вход усилителя мощности поступает несформированный по амплитуде, длительности и фазе сиг-, нал управления, при котором ключевые . элементы усилителя работают в линейном режиме. Через них протекают сквозной ток и ток насыщения силового трансформатора, в результате че" го на ключевых элементах в течение достаточно продолжительного времени рассеивается большая мощность, а это снижает надежность устройства. По той же причине в известном устройстве при его включении не обеспечивается плавное нарастание потребляемого тока, так как через усилитель мощности протекает неуправляемый ток большой величины, что наряду с перегрузкой усилителя по току и мощности создает эначительиую перегрузку к помеху в питающей сети.35 На чертеже изображена функциональ ная схема предлагаемого стабилизированного преобразователя напряжения.Устройство содержит вспомогательный узел 1 питания, задающий генератор 2, выход которого соединен с входом формирователя 3 пилообразного напряжения и входом делителя 4 частоты, два выхода которого подключены к первым входам соответствующих селекторов 5 и б, вторые и третьи входы которых соединены с выходами соответственно широтно-импульсного40 модулятора 2 и генератора 8 импульсов нарастающей длительности, содержащего компаратор 9, выход которого являетс.". выходом, а первый вход - входом генератора, и к второму входу 65 Цель изобретения - повышение надежности устройства, устранение перегрузок устройства и уменьшение помех в сети, создаваемых им при включении и выключении.Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный преобра. зователь напряжения, содержащий вспомогательный узел питания, задающий генератор, выход которого соединен с входом формирователя пилообраз. 10 ного напряжения и входом делителя частоты, два выхода которого подклю чены к первым. входам соответствующих селекторов, вторые и третьи входы которых соединены с выходами соот ветственно широтно-импульсного модулятора и генератора импульсов нарас.тающей длительности, содержащего компаратор, выход которого является выходом генератора, а первый вход - 0 входом генератора, к второму входу компаратора подключены первые выводы резистора и конденсатора, вторые выводы которых соединены соответственно с выходом вспомогательного узла питания и общей шиной, выход формирователя пилообразного напряжения подключен к первому входу широтно- импульсного модулятора и входу генератора импульсов нарастающей длительности, выход согласующего усилителя соединен с входом усилителя мощности, к выходу которого подключены последовательно соединенные выпрямитель и сглаживающий фильтр выход фильтра подключен .к второму входу широтно-импульсного модулятора и является выходом устройства, введены пороговый блок и три ключа, причем к выходу вспомогательного узла питания подключен вход порогового блока, 40 выход которого соединен с управляющими входами ключей, два из которых включены между выходами селекторов и входами согласующего усилителя, а третий - между общей шиной и вто ,рым входом компаратора генератора импульсов нарастающей длительности. компаратора 9 подключены первые вы.водыы рез исто ров 10 и конде нс атора11, вторые выводы которых соединенысоответственно с выходом вспомогательного узла питания и общей шиной,выход формирователя 3 пилообразногонапряжения подключен к первому входу генератора 8 импульсов нарастающей длительности, выход согласующегоусилителя 12 соединен с входом усилителя 13 мощности, к выходу которогоподключены последовательно соединенные выпрямитель 14 и сглаживающийфильтр 15, выход фильтра 15 подключен по второму входу широтно-импульс.ного модулятора 7 и является выходомпреобразователя, к выходу вспомогательного узла 1 питания. подключенвход порогового блока 16, выход которого соединен с управляющими входами ключей 17, - 19, два из которыхвключены между выходами селекторов5 и б и входами согласующего усилителя 12, а третий - между общей шинойи вторым входом компаратора 9 генератора 8 импульсов нарастающей длительности.1Устройство работает следующим об-.разом,Вспомогательный узел 1 питанияформирует напряжение питания функциональных элементов устройства управления. Выходной импульсный сигналзадающего генератора 2 поступает навход формирователя 3 пилообразногонапряжения и через делитель 4 частоты - на первые входы селекторов 5и б. При этом в течение одного периода частоты задающего генератора открыт селектор 5, а в течение следующего - селектор 6. Пилообразноенапряжение выхода формирователя 3поступает на первый вход широтноимпульсного модулятора 7. С выходаширотно-импульсного модулятора 7 через селекторы 5 и.б, открытые ключи:17 и 18 и согласующий усилитель 12на вход усилителя мощности 13 поступает широтно-модулированный импульсный.сигнал, Выходное напряжение усилителя мощности 13 через выпрямитель14 и сглаживающий фильтр 15 поступает на выход устройства и на второй вход широтно-импульсного модулятора 7. Всякое изменение под действием дестабилизирующих факторов выходного напряжения устройства приводит к компенсирующему его изменениюдлительности импульсов выходногосигнала широтно-импульсного модулятора, что обеспечивает заданнуюстабильность выходного напряжения устройства. При включении устройства,когда выходное напряжение вспомогательного узла 1 питания меньше минимально допустимого значения, пороюовый блок 16 находится в выключен1023310 Заказ 4212/3374 Подписное тент", Проектная иал ППП Ужгород,ном состоянии при котором ключи 17 и 18 закрыты, ключ 19 открыт, конден сатор 11 разряжен и сигнал управления на вход усилителя мощности 13 не поступает. Когда напряжение питания устройства управления достигает своего допустимого значения, пороговый блок 16 включается по сигналу с его выхода ключи 17 и 18 открываются, а ключ 19 закрывается и емкость 11 заряжается, В процессе заряда ем кости 11 генератор 8 формирует с частотой задающего генератора последовательность импульсов нарастающей длительности, которые поочередно через селекторы 5 и 6 и открытые ключи 17 и 18 поступают на входы согласующего усилителя 12, а с его выхода - на вход усилителя мощности 13, что обеспечивает плавное нарастание токов сглаживающего фильтра 15 и 2 О усилителя 13 мощности, а также тока, потребляемого от сети и выходного напряжения устройства. Когда выходное напряжение устройства достигает своего номинального значения, длительность импульсов, поступающих на вход усилителя мощности 13, ограничи вается длительностью импульсов, поступающих на вторые входы селекторОв 5 и 6 с выхода широтно-импульсного модулятора, от которого осуществляется дальнейшее регулирование выходного напряжения устройства. По окончании заряда конденсатора 11 генератор 8 импульсов нарастающей длительности отключается, В процессе выклю,чения устройства, когда выходное напряжение узла питания управления уменьшается до своего минимально-до-.пустимого значения, пороговый блок16 выключается и ключи 17 и 18 закрываются, а ключ 19 - открывается,При этом прекращается поступлениена вход усилителя 13 мощности сигнала управления и разряжается конденсатор 11 генератора 8 импульсов нарастающей длительности,В предлагаемом устройстве к выходуузла питания управления подключенвход порошкового блока, выход которого соединен с управляющими входамиключей, два из которых включены между выходами селекторов и входамисогласующего усилителя, а третиймежду общей шиной и вторым входомкомпаратора генератора импульсов нарастающей длительности.все это исключает при его включении и выключениипоступление на вход усилителя мощности несформированного сигнала управления что предотвращает возникновение в усилителе сквозных токов,токов насыщения силового трансформатора и линейных режимов работы силовыхэлементов и, тем самым, обеспечиваетвысокую надежность устройства, устраняет перегрузку и уменьшает до минимума помеху в питающую сеть. Предлагаемое устройство может быть эффективно использовано, когда силовыеэлементы усилителя мощности работаютв предельно допустимых режимах илине выдерживает больших перегрузокпо току и мощности, а так же когдасущественно ограничены допустимыевеличины перегрузок сети и уровняпомех в ней,