Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

,ЯО, 1293801 114 НО 33 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У оР АВТОРСКОМУ СВ ПЬСТВУ электропитания. Цель из шение стабильности выхо а также увеличение КПД безопасной траектории и зисторных ключей 3 - 6 и даря построению контур с использованием сравни ля 23, нуль-органа 27 в совокупноти с логическ ства исключена зависимо пряжения от колебаний вичной сети и изменений ния на элементах инверт теля 18, Во время пере не происходит срабатыван и переключения ключей 3 ОБ- РЯОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к электротенике, в частности к источникам вторично обретения - повыдного нагряжения, при формировании ереключения траннвертора 2. Благо- а обратной связи вающего усилите- и ком паратора 37 ой частью устройсть выходного нанапряжения перпадения напряжеора 2 и выпрямиходных процессов ия компаратора 26 - 6. 3 ил.Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при построении мощных вторичных источников питания радиоэлектронной аппаратуры в условиях повышенного напряжения первичной сети.Цель изобретения - повышение стабильности выходцого напряжения преобразователя, а также увеличение его КПД при формировании безопасной траектории переключения транзисторных ключей инвертора.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2, За и Зб приведены временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу устройства.Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит источник 1 (фиг. 1) постоянного напряжения, мостовой инвертор 2, выполненный с использованием транзисторных ключей 3 - 6, обратных диодов 7 - 10, коммутирующего конденсатора 1 1, дросселей 12, 13 и выходного трансформатора 14 с первичной 15 и вторичными 16, 17 обмотками, управляемый выпрямитель 18 с вентилями 19 и 20, сглаживающий Р.С- фильтр 21, формирователь 22 пилообразного напряжения, сравнивающий усилитель 23, источник 24 опорного напряжения, делитель 25 напряжения, компаратор 26, нуль- орган 27, формирователи 28 и 29 импульсов, элементы ЗИ 30, 31, задающий генератор 32, Р-триггер 33, счетный триггер 34, раздели- тельные диоды 35 и 36, элемент 2 И 37, предварительный (развязывающий) усилитель 38 с выходами 39 - 42 Позициями 43 и 44 на схеме обозначены выходы формирователей 28 и 29 импульсов. Обратные диоды 7- - 10 включены параллельно транзисторным ключам 3 - 6. Коммутирующий конденсатор 11, дроссель 12, а также первичная обмотка 15 трансформатора 14 с дроссслем 13 включены параллельно в выходную диагональ мостового инвертора 2. Питающий вход последнего соединен с выходом источника 1 постоянного напряжения. Вентили 9, 20 выпрямителя 18 подключены к вторичным обмоткам 16, 17 трансформатора 14. Выход выпрямителя 18 через Р 7.С-фильтр 21 соединен с выводами для подключения нагрузки. Выход задающего генератора 32 подключен к входу счетного триггера 34. Первый вход сравнивающего усилителя 23 подключен к выходу источника 24 опорного напряжения, а второй вход через делитель 25 напряжения - к выходу РАС-фильтра 21. Вход нуль-органа 27 и первый вход комцаратора 26 соединены с выходом сравнивающего усилителя 23. Вход формирователя 22 пилообразного напряжения подключен к выходу выпрямителя 18, а выход - к второму входу компаратора 26. Входы элемента 2 И 37 соединены с выходами нуль-органа 27 и компаратора 26. Один из входов Р-триггера 33 подключен к выходу счетного триггера 34,5 о 5 2 О 7 ЗО 35 40 4. 503 другой вход через разделительные диоды 35, 36 -- к выходам элемента 2 И 37 и задающего генератора 32, а выходы через предварительный усилитель 38 соединены с выходами 39 - 42 управления транзисторных ключей 3 - 6 инвертора 2. Входы элементов ЗИ О, 31 подключены к выходам нуль-органа 27, задающего генератора 32 и к парафазным выходам Р-триггера 33, а выходы через формирователи 28 и 29 импульсов - к управляющим входам выпрямителя 18.Устройство работает следующим образом.Задающий генератор 32 вырабатывает короткие импульсы напряжения. В установившемся режиме напряжение ЛУ на выходе сравнивающего усилителя 23 больше нуля, поэтому на выходе нуль-органа 27 сигнал соответствует логической 1.В исходном состоянии до момента времени 1 (фиг. 2) на выходе триггера 34 и на прямом выходе триггера 33 напряжение соответствует уровню логического О, при этом открыты ключи 3, 6 ицвертора 2. С приходом импульса с задающего генератора 32 в момент времени 1 открыгается вентиль 19 выпрямителя 18. На выходе выпрямителя 18 появляется напряжение, которое прикладывается к сглаживающему Р 1.С-фильтру 2 и формирователю 22 пилообразного напряжения, на выходе которого напряжение начинает возрастать со скоростью, пропорциональной напряжению на входе Р 1.С-фильтра 21.В момент времени 1 по заднему фронту ынульса задающего генератора 32 триггер 34 переключается в противоположное состояние, и на его выходе устанавливается логическая 1. В момент времени з напряжение на выходе формирователя 22 пилообразного нанхяжеция достигает уровня выходного сигнала ЛУ сравнивающего усилителя 23, и на выходе компаратора 26 появляется импульс, который подается ца С-вход триггера 33 через элемента 2 И 37 и разделительный диод 35. Триггер 33 переключается в положение счетного триггера 34, и ца его прямом выходе устанавливается логическая .Выходные сигналы Р-триггера 33 через предварительный усилитель 38 осуществляют переключения состояний ключей 36 инвертора 2. Ключи 3, 6 закрываются, а ключи 4, 5 открываются. Полярность напряжения на обмотках трансформатора 14 изменяется на противоположную, что приводит к закрытию вентиля 19 выпрямителя 8, гапряжение на входе сглаживающего Р С- грильтра 21 становится равным нулю. Сигнал на выходе формирователя 22 пилообразного напряжения также спадает до нуля.В момент времени 1. появляется очередной импульс на выходе задающего генератора 32. Открывается вентиль 20 выпрямителя 18, и процессы в устройстве повторяются аналогично указанному.(3) формула изобретения Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзисторный мостовой инвертор с трансформаторным выходом, выпрямитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой выходного трансформатора инвертора, а выход через дросссльцо-конденсаторный фильтр с выводами для подключения нагрузки, задающий генератор, выход которого подключен к входу счетного триггера, сравнивающий усилитель, первый вход которо о подключен к выходу источника опорного 50 напряжения, а второй вход - к выходнойцепи дроссельно-конденсаторного фильтра, формирователь пилообразного напряжения, элемент 2 И, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напря. жения, а также увеличения КПД при формировании безопасной траектории переключения транзисторных ключей инвертора, в него введены нуль-орган, компаратор,При отключении входногО напряжения в момент времени Ь или при изменении падения напряжения на элементах инвертора 2 и выпрямителя 18 при изменении тока нагрузки происходит изменение скорости нарастания пилообразного напряжения в формирователе 22. В результате переключение ключей 3 - 6 инвертора 2 и запирание проводящего вентиля выпрямителя 18 происходит в момент времени 16, а: не 16.При амплитуде пилообразного напряжения Уг много меньшей амплитуды напряжения 08 на выходе выпрямителя 18 длительность импульса 08 определяется усло- вием ЬКи/18 Ж = .724 У 2 К 25)К 23, (1) где У и 04 - напряжения на выходах соответственно 01.С-фильтра 21 и источника 24 опорного напряжения;К - коэффициент интегрирования;К - коэффициент передачи делителя 25;Кз - коэффициент усиления сравнивающего усилителя 23.Без учета потерь в ОГ.С-фильтре 21 его выходное напряжение Од и напряжение Уна выходе преобразователя в целом определяются выражением2(.721 - (.7 вцх -(/18 Ж, (2) где Т - период работы преобразователя. Решая совместно (1) и (2), получают Из выражения (3) видно, что выходное напряжение У . не зависит от отклонения напряжения сети н падения напряжения на элементах инвертора 2 и выпрямителя 18.Во время переходных процессов возможны интервалы времени, когда напряжение ЛУ на выходе сравнивающего усилителя 23 меньше или равно нулю (вследствие повышения напряжения на выходе преобразователя при сбросе нагрузки) или превышает амплитуду пилообразного напряжения (вследствие снижения напряжения при подключении нагрузки). При этом не происходит срабатывания компаратора 26, что приводит к исчезновению импульсов на С-входе триггера 33 и, следовательно, к прекращению переключения триггера ЗЗ и транзисторов 3 - 6 инвертора 2. Устраняется этот недостаток следующим образом. В интервалах времени, когда напряжение на выходе сравнивающего усилителя 23 меньше или равно нулю (фиг. За), на выходе нуль-органа 27 сигнал соответствует логическому О. Нулевой сигнал поступает на входы элементов 15 20 25 30 35 2 И 37 и ЗИ 30, 31, на их выходах сигналы также соответствуют логическому О. В результате снимаются управляюшие импульсы с вентилей 19, 20 выпрямителя 18 и напряжение на его выходе становится равным нулю, что ведет к уменьшению выходного напряжения /. . Переключение 0-триггсра 33 и ключей 3 - 6 инвертора 2 происходит по переднему фронту импульсов задающего генератора 32, поступающих на С-вход триггера 33 через раздепительный диод 36. В интервалах времени, когда напряжение на выходе сравнивающего усилителя 23 превышает амплитуду пилообразного напряжения У (фиг. Зб), сигнал на выходе нуль- органа 27 соответствует .погической 1. а на выходе компаратора 26 - логическому О. На выходе элемента 2 И 37 сигнал также соответствует логическому О. Персключение 0-триггера ЗЗ и ключей 3 - 6 инвсртора 2 происходит по переднему фронту импульсов Гза задающего генератора 32, ноступаюших ца С-вход триггера 33 через разделительный диод 36, Одновремецно поступают управляющие импульсы на вентили 9 и 70 выпрямителя 18. Относительная длительность проводящего состояния вентилей 19 ц 20 в этом случае максимальна, что ведет к увеличению выходного напряжения (lПредлагаемый преобразователь постоянного напряжения по сравнению с извсстцым позволяет получить высокую стабильцость выходного напряжения при малых динамических потерях в транзисторных ключах инвертора и малых тепловых потерях в цепях, формирующих безопасную траекторию псрсключения, что особенно важно прц повышен. цом напряжении первичной части. О-триггер, два элемента ЗИ, два формироль Л.ерес ктор С. Лисиназ 393/57ИПИ Государственного к113035, Москваизводственно-полиграфи В ч пск итие вателя импульсов и два разделительных диода, дроссельно-конденсаторный фильтр снабжен входным рекуперативным диодом, а выпрямитель выполнен управляемым, причем вход нуль-органа и первый вход компаратора соединены с выходом сравнивающего усилителя, вход формирователя пилообразного напряжения подключен к выходу выпрямителя, а выход - к второму входу компаратора, входы элемента 2 И соединены с выходами нуль-органа и компаратора, один из входов Р-триггера подключен к выходу счетного триггера, другой вход через разделительные диоды - к выходам элемента 2 И и задающего генератора, а выходы соединены с цепями управления транзисторных ключей инвертора, входы элементов ЗИ подключены к выходам нуль-органа, задающего генератора и парафазным выходом Р-триггера, а выходы через соответствующие формирователи импульсов - к управляющим входам выпрямителя. МорозовКорректор Е 1. БутягаГ 1 одписноезам изобретений и открытиинаб., д. 45