Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное

(51) 4 13 33 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР Р 1072026, кл. Н 02 М 3/24, 1980.Авторское свидетельство СССР Р 1226590, кл. Н 02 М 3/335, 1984. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для вторичных источников питания. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение надежности, Преобра збватель содержит помехоподавляющий фильтр 1, сетевой выпрямитель 2, од нотактный преобразователь 3, выходной выпрямитель 4, ключ 5, цепь 6 задержки нарастания тока ключа 5,вы ходной фильтр 7, цепь 8 задержки нарастания напряжения на ключе 5, Дополнительный источник 9 питания содержит на выходе выпрямитель 23 истабилизатор 11 напряжения. Блок 10управления выполнен на задающем генераторе 12, генераторе пилообразно-го напряжения 13, компараторе 14,усилителях 15, 24 и 25, элементахИ 17 и 21, цепях задержки 16 и 18.Введение в блок 1 О пороговых элемен"тов 19, 20 и 22 и подключение блока10.к напряжению сети обеспечиваетнадежное управление преобразователем3 и ключом 5 за счет исключения сетевого фильтра с ограничением тока заряда фильтра и обеспечения гарантированного сдвига на включение - выключение транзисторов. Выбор алгоритма работы обеспечивает защиту транзисторов от входных перенапряженийбез дополнительных устройств защиты.2 ил.1325635Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис- ж 10 польэовано с системах вторичного электропитания.Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повьшение надежности.На фиг. представлена схема преобразователя; на фиг.2 - диаграммы напряжения. Стабилизированный преобразователь напряжения содержит последовательно соединенные помехоподавляющий Фильтр 1, сетевой выпрямитель 2, однотактный преобразователь 3, выходной выпрямитель 4, ключ 5, цепь 6 задержки нарастания тока ключа 5, выходной фильтр 7, параллельно входу которого вклю чена цепь 8 задержки нарастания напряжения на ключе 5, дополнительный источник 9 питания, подключенный к выходу помехоподавляющего фильтра 1, блок 10 управления соединенный пер вым и вторым выходами с управляющими входами преобразователя 3 и ключа 5 соответственно и содержащий стабили" затор 11 напряжения, задающий генератор 12, подключенный выходом к 30 входу генератора 13 пипообразного напряжения, соединенного выходом с одним входом компаратора 14, другой его. вход соединен с выходом усилителя 15 постоянного тока, соединенный входом с выходом выходного Фильтра 7, первую цепь 16 задержки, соединенную входом с задающим генератором 12, а выходом - с вторым входом второй схемы И 7, вторую цепь 18 4 п задержки, соединенную входом с выходом компаратора 14, первым входом второй схемы И 17, объединенными вы" ходами первого 19 и второго 20 порогового элементов, а выходом - с вто рым входом первой схемы И 21, первый вход которой соединен с генератором 12, а третий вход - с выходом третьего порогового элемента 22, входы пороговых элементов 19 и 20 соединены б с выходом источника 9, который через диод 23 соединен с стабилизатором 11, а к его выходу подключен вход порогового устройства 22, выходы схем И 21 и 17 подключены к усилителям 24 и 25, выходы которых через трансформаторы соединены с управляющими входами преобразователя 3 и ключа 5 соответственно. На приведенных диаграммах начряения (фиг.2) индексы указывают напряжения соответствующих блоков,Преобразователь работает следующим образом,При включении устройства напряжение сети подается через выпрямитель2 на преобразователь 3 и через дополнительный источник 9 питания наблок 10 управления. Причем на преобразователь 3 и на блок 10 подаетсявыпрямленное несглаженное напряжениес удвоенной частотой сети. В блоке1 О это напряжение после раэвяэывающего диода 23 сглаживается и подаетсяна стабилизатор 11, который питаетблок 10, Как только напряжение на выходе стабилизатора 11 достигает установленной величины (фиг. 2 б) и всеузлы блока 10 начинают .устойчивоработать, так пороговый элемент 22(фиг.2 в) выдает сигнал разрешенияна прохождение импульсов управленияна вход преобразователя 3. Импульсыуправления формируются задающим ге"нератором 12, с выхода которого ониподаются одновременно на первыйвход схемы 21, генератор 13 пилообразного напряжения и цепь 16 задержки. Генератором 13 прямоугольные импульсы преобразуют в пилообразноенапряжение той же частоты, котороеподается на один вход компаратора4. На другой его вход подается выходное напряжение усилителя 15 постоянного тока, который усиливает разностный сигнал между выходным напряжением и опорным, При этом компаратор 14 Формирует импульс, пропорциональный разности сравниваемых сигналов. Этот импульс подается одновременно на первый вход схемы И 17 ивторую цепь 18 задержки, а импульсс выхода первой цепи 16 задержки подается на ее второй вход.Разностный по длительности импульспоступает на вход усилителя 25, усиленные им импульсы управляют ключом5 (схема И 21 формирует разностныйпо длительности импульс от генератора 12 и от второй цепи 18 задержки).Этот импульс поступает на вход усилителя 24, усиленные им импульсы управляют преобразователем 3. При воздействии всех дестабилизирующих факторов выходное напряжение усилителя 15изменяет длительность импульса с компаратора 14, а следовательно, и вы з 132 ходные импульсы с усилителей 24 и 25 так, что выходное напряжение остается неизменным. Цепь 16 задержки обеспечивает задержку включения ключа 5 по отношению к преобразователю 3, а цепь 18 обеспечивает задержку выключения преобразователя 3 по отношению к ключу 5. Поэтому включение и выключение преобразователя 3 происходит при отключенной нагрузке, т.е. на холостом ходу, а следовательно, коммутируемая мощность транзистором преобразователя 3 составляет единицы-десятки ватт.Снижение коммутируемой мощности до тех же величин на ключе 5 обеспечивают цепи 6 и 8 задержки нарастания тока и напряжения коллектора ключа 5. Но импульсы управления подаются на преобразователь 3 и ключ 5 только при определенных значениях величин выпрямленного напряжения, поступающего на преобразователь 3 и блок 10 (фиг.2 а). Когда выпрямленное напряжение (фиг,2 а) становится больше минимально установленной величины, тогда пороговый элемент 19 (фиг.2 г),вьщает сигнал разрешения на прохождение импульсов управления .на преобразователь 3 и ключ 5 (фиг.2 е). Когда выпрямленное напряжение становится больше максимально установленной величины, тогда пороговый элемент 20 вьщает сигнал запрета (фиг.2 д) на прохождение импульсов управления на преобразователь 3 и ключ 5 (фиг,2 е). При снижении напряжения ниже максимально установленной величины, пороговый элемент 20 вьщает сигнал разрешения (фиг.2 д) на прохождение импульсов управления на преобразователь 3 и ключ 5, а когда оно становится ниже минимально установленной величины, тогда пороговый элемент 19 выдает сигнал запрета (фиг.2 г) на прохождение импульсов.Таким образом, выпрямленное, но не сглаженное напряжение сети преобразуется в пачки высокочастотных импульсов, следующих с удвоенной частотой сети и в зависимости от напряжения сети (фиг.2 а) пачка может состоять иэ двух частей, Эта последовательность пачек высокочастотных импульсов, выпрямленная выходным выпрямителем 4 (фиг.2 ж), подается через ключ 5 и цепи 6 и 8 задержки на вы" ходной фильтр 7, который сглаживает56354 лов) выходного напряжения при импульсной нагрузке, т.е. практическиемкость фильтра 7 увеличивается в З 0 несколько раз против расчетной, чтобы обеспечить устойчивость и заданные пульсации на высокой частоте ипри импульсной нагрузке. Поэтому всхеме стабилизированного преобразователя этой емкости с учетом сглаживающего действия обратной связидостаточно без сетевого фильтра.Таким образом, устройство обеспечивает уменьшение габаритов и повы шение надежности за счет исключениясетевого фильтра с ограничением тока заряда фильтра, обеспечения гарантированного сдвига на включение"выключение транзистора преобраэова теля и ключа, выбора алгоритма работы, обеспечивающего оптимальныйрежим работы транзисторов, защитытранзисторов от входных перенапряжений беэ дополнительных аппаратныхзатрат (без введения устройства защиты от перенапряжений).Формула и э о б р е т е н и я Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий последовательно соединенные сетевой выпрямитель, однотактный преобразователь, выходной выпрями 55 их до заданной величины пульсациинизкочастотной (удвоенная частотасети) и высокочастотной (частота преобразования) составляющей, т,е.5фильтр 7 выполняет одновременно функции сетевого низкочастотного и выходного высокочастотного фильтра,Кроме этого, пороговый элемент 20обеспечивает защиту преобразователя3 от входных перенапряжений. Приувеличении входного напряжения(фиг,2 а,д) транзисторы преобразователя выключаются, а в выключенномсостоянии транзисторы выдерживаютзначительно более высокие напряжения(У, . - статическое), чем в режимепереключения (Б к огр.). Целесообразность этого определяется по следующим причинам: для частот свьппе10 кГц емкость конденсатора выходного фильтра 7 снижается в несколькораз, а для частоты 100 Гц практически неизменная; емкость конденсатора 25 выходного фильтра 7 определяется до- пустимой величиной подъемов (проваиг. Н,Цишевская ставите едактор М.Бланар хред В.К Корректор Т.Колб аказ 3121/5 тираж 659 ИИПИ Государственн по делам изобрете 3035, Москва, ЖПодписиР го комитета С ий и открытий Раушская наб д.4/ Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная 5 1325 Г) тель, один выход которого соединен с входом ключа, выходом соединенного с входом цепи задержки нарастания тока ключа, выход которой и другой выход выходного выпрямителя подключен с последовательно соединенными цепью задержки нарастания напряжения на ключе и выходным фильтром, выходы которого образуют выходные выводы, дополнительный источник питания, входом 10 подключенный к входным выводам, блок управления, соединенный первым выходом с управляющим входом однотактного преобразователя, а вторым выходом - с управляющим входом ключа, и содержащий задающий генератор, подключенный выходом к входу генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с одним входом компаратора другой вход которого соеди нен с выходом усилителя постоянного тока, соединенного входом, являющимся входом блока управления, с выходными выводами устройства, первую и вторую цепи задержки, выход первой и вход второй цепей задержки подключены к первому и второму входам второй схемы И, а вход первой и выход второй цепей задержки подключены к первому и второму входам первой схе 15 6мы И, вход первой цепи задержки соединен с выходом задающего генератора, а выход компаратора соединен с входом второй цепи задержки и первым входом второЙ схемы И, выходы первой и второй схемы И соединены с входами первого и второго усилителей соответственно, выходы которых являются выходами блока управления, стабилизатор напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения надежности, введены развяэывающий диод, подключенный анодом к выходу дополнительного источника, а. катодом - к входу стабилизатора напряжения, а также первый, второй, третий пороговые элементы, причем входы первого и второго пороговых элементов подключены к выходу дополнительного источника, объединенные выходы которых соединены с входом второй цепи задержки, выход стабилизатора соединен с входом третьего порогового элемента, выход которого подключен к третьему входу первой схемы И, вторые входы пороговых элементов соединены с общим выводом дополнительного источни - ка.