Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное с защитой

(51) Н 02 М 3/335) Н С 05 Г 1/64 Н 7/12; ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУкое сН 02е свиО 05 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54)(57) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗО.ВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПО-.СТОЯННОЕ С ЗАЩИТОЙ, содержащий усилитель мощности с трансформатором навыходе, одна иэ вторичных обмотоккоторого подключена к выходному выпрямителю с фильтром, широтно-импульсный модулятор и дифференцирующуюцепь, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения надежностипреобразователя в работе при запуске,перегрузках и коротких замыканиях,независимо от их продолжительности,в него введены тактовый генератор,два предварительных усилителят низковольтный источник питания, дополнительный выпрямитель и транзисторный ключ, причем тактовый генератор выходом соединен с тактовым входом широтноимпульсного модулятора,выходы которого подключены к управляющим входам двух предварительныхусилителей, выходами соединенных суправляющими входами усилителя мощности первый выходной вывод низковольтного источника питания подключен к первыМ питающим выводам тактового генератора, широтно-импульсногомодулятора и двух предварительныхусилителей, а второй выходной выводк вторым питающим выводам тактовогогенератора и широтно-импульсногомодулятора, транзисторный ключ включен между вторым выходным выводомнизковольтного источника питания и 8вторыми питающими выводами двух предварительных усилителей, выход тактового.генератора через дифференцирующую цепь соединен с управляющим вхо- Сдом транзисторного ключа, вход дополнительного выпрямителя подключен фк другой вторичной обмотке выходного трансформатора усилителя мощно-.сти, а первый и второй выходные выводы дополнительного выпрямителяподключены соответственно к питающим выводам двух предварительныхусилителей.Изобретение относится к электротехнике и найдет применение в устройствах электропитания,Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения,содержащий задающий генератор, генератор пилообразного напряжения,компаратор, усилитель мощности, выпрямитель, фильтр, цепь обратной связи, делитель частоты, два селектора,блок запуска, логический элемент ИЛИ/нуль-орган, входы которого подсоединены к выводу для подключения нагрузки и дополнительно введенному источнику эталонного напряжения, а выходк одному входу логического элемента 15ИЛИ, выходом соединенного с третьимивходами селекторов, причем другойвход логического элемента ИЛИ соединен с выходом блока запуска.В преобразователе при любых кратОковременных перегрузках и короткихзамыканиях происходит отключение преобразователя, длящееся до нового включения первичного источника Я .Недостатком преобразователя является невозможность его включения после устранения перегрузки или короткого замыкания без включения первичного источника.Наиболее близким техническим реше-ЗОнием к изобретению является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий широтно-импульсный модулятор,выходы которого соецинены с однимивходами двух селекторов, другие входы которых соединены с выходом схемыИЛИ, а выходы - с входом усилителямощности, выход которого соециненс выпрямителем, через фильтр соединенным с выходом для подключения нагруз ки, к которому подключен вход нульоргана, выходом соединенного с однимиз входов схемы ИЛИ, между другимивходом которой и выходом для подключения нагрузки включена цепь, состоя-Д 5щая из последовательно соединенныхдиода, разрядного резистора, порогового блока и формирователя импульсов,а между общей шиной и точкой соединения диода и разрядного резистора 5 Овключен конденсатор 2 .1;,достатком известного преобразователя является то, что если режимперегрузки или короткого замыканиясохранился до момента окончания запускающего импульса и селекторы вновьзакрываются, то блокируется состояние запрета по цепи возбуждения усилителя мощности, и преобразовательне работает. 60Кроме того, в момент включения питания, когда напряжение на выходе преобразователя еще отсутствует, на выходе нуль-органа устанавливается уровень логического нуля, и подача импульсов управления на усилитель мощности отсутствует, что ведет к усложнению запуска преобразователя. Наличие нуль-органа, порогового блока и формирователя импульсов увеличивает трудоемкость настройки преобразователя.Целью изобретения является повышение надежности преобразователя в работе в момент запуска и в режимах перегрузок и коротких замыканий, независимо от их продолжительности.Поставленная цельдостигается тем, что в стабилизированный,преобразователь постоянного напряжения в постоянное с защитойсодержащий усилитель мощности с трансформатором на выходе, одна из вторичных обмоток которого подключена к выходному выпрямителю с фильтром, широтно-импульсный модулятор и дифференцирующую цепь, введены тактовый генератор, два предварительных усилителя, низковольтный источник питания, дополнительный вып-, рямитель и транзисторный ключ, причем тактовый генератор выходом соединен с тактовым входом широтно-импульсного модулятора, выходы которого подключены к управляющим входам двух предварительных усилителей, выходами соединенных с управляющими входами усилителя мощности, первый выходной вывод низковольтного источника питания подключен к первым питающим выводам тактового генератора, широтно-импульсного модулятора и двух предварительных усилителей, а второй выходной вывод - к вторым питающим выводам тактового генератора и широтно-импульсного модулятора, транзисторный ключ включен между вторым выходным выводом низковольтного источника питания и вторыми питающими выводами двух предварительных усилителей, выход тактового генератора через дифференцирующую цепь сое" динен с управляющим входом транзисторного ключа, вход дополнительного выпрямителя подключен к другой вто-, ричной обмотке выходного трансформатора усилителя мощности, а первый и второй выходные выводы дополнительного выпрямителя подключены соответственно к питающим выводам двух пред варительных усилителей. На чертеже представлена функциональная схема преобразователя.Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит тактовый генератор 1 выходом соединенный с тактовым входом широтно-импульсного модулятора 2 и дифференцирующей цепью 3, выход которой подключен к управляющему входу транзисторного ключа 4. Выходы модулятора 2 соединены с управляющими входами предварительного усилителя 5и предварительного усилителя 6. Выход предварительного усилителя 5 подключен к первому управляющему вхо ду, а выход предварительного усилителя 6 - к второму управляющему входу усилителя 7 мощности, силовой вход 5 которого подключен к выходу сетевого выпрямителя 8 с фильтром. Усилитель 7 мощности содержит выходной трансформатор 9, одна иэ вторичных обмоток которого подключена к входу выходного выпрямителя 10 с фильтром, Первый ныходной вывод низковольтного источника 11 питания подключен к первому питающему выводу тактового генератора 1, первому питающему 15 выводу широтно-импульсного модулятора 2 и первым питающим выводам усилителей 5 и б. Второй выходной вывод низковольтного источника 11 питания соединен с вторым питающим вы водом генератора 1, вторым питающим выводом модулятора 2 и входом транзисторного ключа 4, выходом подключенного к вторым питающим выводам усилителей 5 и б. Выход дополнитель ного выпрямителя 12 соединен с одной из вторичных обмоток выходного трансформатора 9 усилителя мощности 7, а первый и второй выходные выводы подключены к питающим выводам двух предварительных усилителей 5 и 6 соответственно.Преобразователь работает следующим образом,Импульсы тактоного генератора 1, 35обозначающие начало каждого полупериода выходного напряжения усилителя 7 мощности, подаются на тактовыйвход широтно-импульсного модулятора 2 и вход дифференцирующей цепи 3. 40Модулятор 2 в момент появления каждого импульса тактового генератора 1начинает вырабатывать на одном изсвоих ныходов импульс определеннойдлительности Выходные импульсы моду 45лятора 2 попеременно поступают науправляющие входы предварительныхусилителей 5 и б,Выходное напряжение низковольтного источника 11 питания постоянно поступает на питающие входы тактовогогенератора 1 и модулятора 2. В началекаждого полупериода импульс тактового генератора 1 через дифференцирующую цепь 3 поступает на управляющийвход транзисторного ключа 4, который 55открывается на время, определяемоепараметрами дифференцирующей цепи 3.В момент начала каждого импульса тактового генератора 1 на питающие выводы предварительных усилителей 5 и 6 60поступает напряжение с выхода низковольтного источника 11 питания черезтранзисторный ключ 4, поэтому импульс модулятора 2, поступивший науправляющий вход одного из предвари тельных усилителей 5 или 6, усиливается и поступает на усилитель 7 мощности. После прихода переднего фронта импульса модулятора 2 на усилитель 7 мощности проходит определенное время, необходимое для открывания мощных ключевых транзисторов усилителя мощности 7, после чего на его выходе появляется передний Фронт выходного импульса положительной или отрицательной полярности. Параметры дифференцирующей цепи 3 выбраны таким образом, что транзисторный ключ 4 оказывается открытым в течение времени, несколько большего времени, необходимого для открывания транзисторов усилителя 7 мощности. Выходные импульсы усилителя мощности 7 поступают на нход выходного выпрямителя 10 с Фильтром, а также на вход дополнительного выпрямителя 12. Когда транзисторный ключ 4 закрывается, то на питающие выводы предварительных усилителей 5 и б поступает питающее напряжение с вторичной обмотки ныхоцного трансформатора 9 усилителя мощности 7 через дополнительный выпрямитель 12 до конца импульса широтно-импульсного модулятора 2.С началом следующего импульса тактового генератора 1 описанный вы,ше цикл работы преобразователя повторяется.При возникновении герегрузки транзисторы усилителя мощности 7 выходят из режима насыщения и переходят в активный режим, поэтому напряжение на выходе усилителя мощности 7 уменьшается, что обозначает уменьшение напряжения питания двух предварительных усилителей 5 и 6, поступающего через дополнительный выпоямитель 12. Вследствие этого уменьшается выходное напряжение работающего предварительного усилителя 5 или б, что приводит к уменьшению базового тока транзисторов усилителя мощности 7 и к еще большему падению выходного напряжения усилителя мощностй 7, а это, в свою очередь, обуславливает новое падение напряжения питания предварительных усилителей 5 и 6, и т. д. Транзисторы усилителя 7 мощности закрываются со скоростью, определяемой быстродействием элементов усилителя 7 мощности, дополнительного выпрямителя 12 и предварительных усилителей 5 и б. В случае короткого замыкания напряжение на выходе усилителя 7 мощности, а значит и на выходе дополнительного выпрямителя 12 падает до .нуля, поэтому выходное напряжение работающего предварительного усилителя 5 или б исчезает практически мгновенно.Если перегрузка или короткое замыкание длится, то тран:исторы усилителя 7 мощности открываются только в начале каждого тактового импульса на время открытого состояния транзисторного ключа 4, определяемое параметра ми дифференцирующей цепи 3. Скважность импульсов при этом большая и средний ток через транзисторы усилителя мощности 7 значительно меньше предельно допустимого, поэтому дли тельность аварийного режима не ограничивается.С устранением перегрузки или ко" роткого замыкания преобразователь начинает работать при появлении ближайшего импульса тактового генератора 1. Предлагаемый преобразователь обеспечивает достижение. цели, т.е. повышение надежности работы при запуске, 30 перегрузках и коротком замыкании, так как благодаря включению транзи" сторного ключа между выходом низковольтного источника питания и питающими выводами предварительных усили телей, атакже соединению выхода .тактового генератора с управляющим :входом транзисторного ключа через дифференцирующую цепь осуществляется подключение цепей питания предварительных усилителей к низковольтному источнику питания на время, необходимое для открывания транзисторов усилителя мощности. Все последующее время до конца полупериода питание предварительных усилителей осуществляется с выхода усилителя мощности через дополнительный выпрямитель, что обуславливает блокирование сигналов управления транзисторами усилителя мощности в случае возникновения перегрузки или короткого замыкания.Так как в схеме любого преобразо вателя основную часть энергии, необ ходимой для питания элементов управления преобразователя, потребляют предварительные усилители, то питание их от усилителя мощности через дополнительный выпрямитель значительно снижает номинальную мощность низковольтного источника питания, поэтому уменьшаются его масса и габариты, что улучшает массогабаритные показатели всего преобразователя.Кроме того, исключение из схемы преобразователя узлов, требующих настройки, а именно нуль-органа и порогового блока снижает трудоемкость настройки преобразователя. филиал ППП "Патентф, г.ужгород,ул.Проектная