Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

, 1 (088. 8)дниковые прибвязи. Сб. стааевского, вып41, рис.1,ликии ры ей 13 2. Сов тельной т во АН УСС ки, 1975. А 1 НЕЙ ПРЕОБРА 11 АПРЯИЕНИЯ, с омежду входными узел регулироваор, соединенный формировательвыводы питаы к одным и пенны ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГГИЙ еменные задачи преобразовахники. Сб., ч,З, Киев, ИздИнститут электродинамис, 448, рис.З.(54)(57) СТАБИЛИЗИРОВ ЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯН 1 ОГО держащий включенный и выходными выводами ния, задающий генерат с его первым выходом треугольных импульсов ния которого подключе выводам, компаратор,первым входом с выходом формирователя треугольных импульсов, блоксогласования, включенный между выходом компаратора и управляющим входом узла регулирования, усилительобратной связи, первым входом соединенньв с выходом делителя напряжения , входом соединенного с выходными выводами, а вторым входом с источником опорного напряжения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения КПД, первый вход компаратора выполнен неинвертирующим, авторой инвертирующий вход компаратора подключен к источнику опорногонапряжения, первый вход усилителяобратной связи выполнен неинвертирующим, а второй вход инвертирующим,выход усилителя обратной связи черезвведенньп диод подключен к выходуформирователя треугольных импульсов,введенный второй выход задающегогенератора соединен с управляющимвходом узла регулирования.1 0515Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано 25 2внешнего резистора, подключенного к инвертирующему входу. Максимальноезначение этого сопротивления ограничено для большинства современных операционных усилителей величиной в несколько десятков - сотен килоом и 10 40 во вторичных источниках электропитания.Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой блок, включенный между выводами источника питания и нагрузки и подключенный к его управляющему входу выходом блока обратной связи, управляющие входы которого подключены как к выводам наг рузки, так и к выводам источника питания 1.Недостатками известного устройства являются повышенные потери мощности, узкий диапазон регулирования, пониженная устойчивость и недостаточ-, ная точность стабилизации, что вызвано, в основном, использованием магнитного усилителя в блоке обратной связиНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий включенный между входнымии выходными выводами узел регулирования, задающий генератор,соединенный с его первым выходом формирователь треугольных импульсов, выводы питания которого подключены к входным выводам, компаватоо . соединенный первым входом с выходом формирователя треугольных импульсов, блок согласования, включенный35 между выходом компаратора и управляющим входом узла регулирования, усилитель обратной связи, первым входом соединенный с выходом делителя напряжения, соединенного входом с вы - ходными выводами , а вторым входом - с источником опорного напряжения 2,Недостатком этого устройства,аб 45 ладающего широким диапазоном регулирования, высокой точностью стабилизации выходного напряжения и повышенной устойчивостью, являются излишние потери мощности в делителе50 напряжения и формирователе треугольных импульсов, вызванные необходимостью инвертирующего включения операционных усилителей, используемых в усилителе обратной связи и компараторе,Входное сопротивление инвертирующего операционного усилителя определяется величиной сопротивления определяется соотношением падения напряжения на нем от протекающего входного тока и величины напряжения входного сигнала, причем, чем оно больше, тем больше его влияние на работу усилителя.Входное сопротивление неинвертирующего операционного усилителя определяется "паспортной" величиной входного сопротивления и для большинства современных операционных усилителей составляет сотни килоом - единицы мегом.Входное сопротивление иивертирующего операционного усилителя практически не зависит от введения от - рицательной обратной связи, в то время как введение отрицательной обратной связи увеличивает входное сопротивление неинвертирующего операционного усилителя.и тем больше, чем глубже отрицательная обратная связь.Таким образом, так как неинвертирующий операционный усилитель обладает большим входным сопротивлением, чем инвертирующий, величины токов, потребляемых подключенными к их входам измерительным элементом и формирователем треугольных импульсов, различны. При повышенных входных и выходных напряжениях стабилизированных преобразователей и малых токах нагрузки потери мощности в указанных выше узлах влияют на ИЩ в целом. Цель изобретения - уменьшениепотерь мощности,Поставленная цель достигаетсятем, что в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, содержащем включенный междувходными и выходными выводами узелрегулирования, задающий генератор,соединенный с его первым выходомформирователь треугольных импуль -сов, выводы питания которого подключены к входным выводам, компаратор, соединенньш первым входом свыходом формирователя треугольныхимпульсов, блок согласованиявключенный между выходом компаратора и управляющим входом узла регу10515 О 20 30 35 40 45 Квх нос яъК фос 50 55 3лирования,усилитель обратной связи, первым входом соединенный с выходом делителя напряжения, входом соединенного с выходными выводами,а вторым входом с источником опорного напряжения, первый вход компаратора выполнен неиивертирующим, а второй инвертирующий вход компаратора подключен к источнику опорного напряжения, первый вход усилителя обратной связи выполнен неиивертирующим,а второй вход инвертирующим,выход усили- .теляфобратной связи через введенньшдиод подключен к выходу формирователя треугольных импульсов , а введенный второй выход задающего генератора соединен с управляющим входом узларегулирования. На чертеже представлена схема ста" билизированного преобразователя. Стабилизированньп преобразователь постоянного напряжения содержит включенный между входными 1,2 и выходными 3,4 выводами узел 5 регулирования, задающий генератор б,соединенный с его первым выходом формирователь 7 треугольных импульсов, выводы питания которого подключены к входным выводам, компаратор 8, соединенный неинвертирующим входом с выходом формирователя треугольных импульсов,блок 9 согласования, включенный между выходом компаратора и управляющим входом узла регулирования,усилитель 10 обратной связи и соед.шенные с его входами делитель 1 напряжения, соединенный с выходными выводами 3,4, и источник 12 опорного напряжения, неинвертирующий вход 3 компаратора подключен к выходу формирователя треугольных импульсов, а инвертирующий вход 14 - к источнику опорного напряжения , к которому подключен также инвертирующий вход 15усилителя обратной связи, неинвентирующий вход 16 которого соединен сделителем напряжения, выход усили-теля через введенный диод 7 подключен к выходу формирователя треугольных импульсов, введенный второй выход 18 задающего генератора 6 соединен с управляющим входом узла регулирования, а входы питания компаратора и усилителя подключены к выводу 19 однополярного источника питания.Устройство работает следующим образом. Отпирание транзистора узла 5 регулирования производится импульсом,25 4поступающим с второго выхода 18 задающего генератора 6, запирание - импульсом с выхода компаратора 8, который отпирает транзистор согласующего блока 9 и он при этом шунтирует вход транзистора 5 узла регулирования.При увеличении (уменьшении) входного напряжения (О ) возрастает (уменьшается) амплитуда треугольного напряжения на выходе формирователя 7 и уве" личивается (уменьшается) длительность импульса на выходе компаратора 8, Поскольку при этом уменьшается (увеличивается) продолжительность включенного состояния транзистора узла 5 регулирования, осуществляется параметрическая стабилизация выходного напряжения (О ), как и в известном9 Мустройстве.При увеличении (уменьшении) выходного напряжения, например при уменьшении (увеличении) тока нагрузки,увеличивается (уменьшается) напряжение на выходе неинвертирующего усилителя 10 обратной связи.Поскольку при этом возрастает (уменьшается) амплитуда треугольно" го напряжения на выходе формирователя 7, увеличивается (уменьшается) длительность импульса на выходе компаратора 8 и увеличивается (уменьшается) длительность выключенногосостояния транзистора узла 5 регу- лирования - осуществляется компенсационная стабилизация выходного напряжения.Иэ приведенного описания следует, что в предлагаемом устройстве, как и в прототипе, осуществляется компенсациоино-параметрическая стабилизация выходного напряжения,Использование изобретения позволит уменьшить потери мощности.Входное сопротивление операционного усилителя с отрицательной обратной связью, включенного по неинвертирующей схеме , определяется из известного выражения где В и К - входное сопротивлениеВхи коэффициент усиленияусилителя без отрицательной обратной связи (паспортные данные);К - коэффициент усиления усиослителя с отрицательнойобратной связью,к вх нос В и ос 25 Составитель Б. ЦишевскийТехре А. Бябине; Корректор В. Бутягя Рецактор Е,Пяцц Заказ 8686/46 Тираж 824БЫ 1 Б 1 1 асудярствецич а комитета СССРпа д".;ям изобрг чсвгй ц открытий130351 асквя, 1,"-3., яланская наб д. 4/5с Подписное Филиал П;1 ягсц",.ц, род, ул. Проектная, 4 Входное сопротивление операционного усилителя с отрицательной обратной связью, включеннога по цнвертирующей схеме - йо- определяется из выражения 5 где Й - сопротивление внешнего резистора, подключенного к инверти-О рующему входу усилителя.П р и м е р . Примем типовые значения величин: К = 1000, К д = 1 МОм; К 10 В - 1 О кОм и, подставив их в (1) и (2), получим5 Й нос=ИОм 100 =10 кОм; Отношение этих сопротивлений сос Как следует из приведенного примера, входное сопротивление операционного усилителя с глубокой отрицательной обратной связью (я именно усилитель с глубокой отрицательной обрат 30 ной связью используется в компенсационно-параметрических стабилизаторах напряжения и в этом одно из важнейших их преимуществ) прц неинвертирующем включении ца несколько порядков 35 балыке, чем при инвертирующем включеНци (уменьшить это преимущество увеличением резистора К нежелательно,так как это приведет к ухудшевпо точности стабилизации выходного няпряженця из- Ао зя соизмеримости падения напряжения на нем и входного сигналя). Благодаря этому прецмущес;ву ток делителя обратной связи в предлагаемом устройстве может быть в яг пя несколько порядков меньше, чем ток дсогнтеля в известном устройстве, я это особенно важно для стабилизированных преобразователей направления с малым током нагрузки и существенно влияет на КПД в целом.Поскольку входное сопротивление операционного усилителя без отрицательной обратной связи (как это имеет место в компараторе) при нецнвертирующем включении на один-двя порядка больше, чем при цнвертирующем, ток, потребляемый формирователем треугольных импульсов в цредлаг - емом устройстве будет также меньше, чем в известном, и это снижает пстери мощности. Учитывая уменьшение потерь мощности в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом за счет возможности использования однополярного дополнительного источника питания, можно сказать,чта ега КЦЦ выше. Дополнительным положительным э) фектом предлагаемого устройства является повышенная помехоустойчивость. Оня обеспечивается тем, что оба сигнала; и входное напряжение и напряжение обратной связи - поступают на конденсатор формировяте.я треугольных импульсов,Таким образом, использованиеизобретения позволяет повысить 1 ПДстабилизированных преобразователейпостоянного напряжения с компецсаццонно-параметрической стабц гизяццейбез усложнения схемы, а также повысить помехоустойчивость устройства,