Регулируемый преобразователь напряжения

,57( 088.8) Дата опубликования описания 18,06.80(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке вторичных источников питания с широкой регулировкой выходных напряжений.Известен силовой преобразователь со5 стабилизированным выходом, содержащий задающий генератор и стабилизирующие блоки, выходное напряжение которых стабилизуется путем изменения длительнос 10 ти сигнала управления, снимаемого с выхода устройства разрешения при наличии на его входе сигналов с мультивибратора и генератора ошибки, когда на вход генератора ошибки поступает сиг 15 нал с выхода устройства синхронизации и компаратора, контролирующего величину выходного напряжения 11,Недостатком данного устройства яв о ляется необходимость синхронного и синфазного сигнала управления, наличие ком паратора и генератора ошибки в каждом стабилизирующем блоке,2Известен также источник птттания, содержащий последовательно включенныепреобразователи напряжения, генератор,усилитель напряжения, широтно-импульсный модулятор, который изменяет длительность включенного состояния преобразователей напряжения в соответствиис изменением напряжения на выходе последовательно включенных преобразователей напряжения, недостатком которогоявляется ограничение диапазона перестройки нижнего уровня выходного напряжения эа счет высокого остаточного напряжения на преобразователях 21,Наиболее близким по технической сущности к предложенному является твердотельный регулируемый блок питания, который содержит генератор тактовых имЪпульсов, связанный с входными триггерами последовательно или параллельно включенных ячеек конверторов, схему сравнения и широтно-импульсный модулятор с регулятором напряжения 3,3 7413Недостатком данного устройства является высокое минимальное значение нижнего уровня выходного напряжения и еговозрастание с увеличением количествапоследовательно включенных конверторов,так как минимальное значение уровнявыходного напряжения определяется суммой остаточных напряжений всех конверторов и при увеличйнии их числа минимальное значение выкодного напряжения Овозрастает. Недостатком устройства является также изменение КПД. по диапазону регулирования, так как независимоот уровня выходйого напряжения расходуется мощность в цепях управления и вьцояных каскадак конверторов, потому чтовсе они работают одновременно,Цель изобретения увеличение КПД и .диапазона регулирования выходного напряжения. 20Поставленная цель достигается тем,что в регулируемый преобразователь напряжения, содержащий генератор тактовыхимпульсов, связанный со счетными входами триггеров, установленных на входе25И -последовательно включенных ячеек конверторов, выходной вывод которых черезсхему сравнения связан с широтно-импульсным модулятором с регуляторомнапряжения введены три пороговых уст 30ройства и счетная схема управления, .выходы которой соединены .с разрешающими входами й -1 триггеров ячеек конверторов, а входы с соответствующимивыходами пороговых устройств, причем35вход первого из них соединен погледовательно, а вход второго параллельно с регулятором напряжения и вход третьегосвязан с входом широтно-импульсного40модулятора.На чертеже представлена функциональ-.ная схема устройства.Регулируемый преобразователь содержит о -ячеек конверторов ( 1-1 1-21 ф51-о), в состав которых входят триггеры 2, которые через двухканальныйусилитель 3 тока связаны с двухтактнымусилителем мощности на транзисторах 4и трансформаторе 5, выходной выпрями 50тель 6 и фильтр 7, причем выходныевыпрямители всек конверторов соединеныпоследовательно, источник питания конверторов 8 и генератор 9 тактовых импульсов, выход которого подсоединен к55счетным входам указанных триггеров.Выходной вывод через схему 10 сравнения, содержащую делитель 11 обратнойсвязи, усилитель 12 напряжения и опор 87 4ный элемент 13 связан с широтно-импульсным модулятором 14, выход которогоподсоединен к регулятору 15 напряжения,который содержит регулирующий транзистор 1 6 и накопительное звено из индуктивности 1 7 и конденсатора 1 8, Первоепороговое устройство 1 9-1 включено повходу последовательно с регулятором напряжения, второе 19-2 параллельно ему,а третье 19-3 подключено ко входу широтно-импульсного модулятора,На входе пороговых устройств установлена цепочка из последовательно включенных стабилптрона 20, светодиода 21 иограничительного резистора 22, Светодиод связан с фотодиодом 23, которыйподсоединен ко входу логического элемента 24 И-ИЛИ. Выходы пороговых устройств подсоединены к соответствующимвходам счетной схемы 25 управления,выходы которой подсоединены к разрешающим входам триггеров о -1 конвертора.Разрешающий вход первого конвертора( 1- 11 ) соединен с разрешающим входомсчетной схемы управления и выходом генератора тактовых импульсов. Все усилители мощности конверторов, кроМе( 1- г 1), по входу источника питания соединены параллельно. Питание усилителямощности (1-о) конвертора подаетсячерез регулятор напряжения.Устройство работает следующим образом. С выпрямителя 6 напряжение питания поступает на конверторы 1 и регулятор 15 напряжения. Последовательность импульсов с выхода генератора 8 поступает на вход триггеров 2, а с их выхода на вход двухканальных усилителей 3. тока, работающих в ключевом режиме, с выхода которых усиленная последовательность импульсов поступает в цепи базаэмиттер транзисторов 4, при этом, если уровень логической 1 есть на входе одного транзистора 4, то на входе другого транзистора 4 имеется уровень логического О, Смена состояний выхода усилителей 3 и транзисторов 4 проискодит каждый полупериод с частотой колебаний генератора 9. В соответствии с изменением состояний транзисторов 4 во вторичную обмотку трансформатора 5 трансформируется переменное напряжение, которое преобразуется в постоянное напряжение выпрямителем 6, фильтруется емкостью фильтра 7 и поступает на выход конверторов 1.5 741387 6 В сбответствии с исходным значением счетная схема управления (в данном устройстве реверсивный сдвиговый регистр) формирует на выходе числовой код, эквивалентный уровню выходного напряжения грубо", который уровнем логической 1 , разрешает прохождение импульсов перест. ройки с генератора 9 на выходы триггера 2. Напряжение с выходов конверторов 1,в режим вычитания, которая исполняется при наличии команды логической 1 с выхода порогового устройства 19-3, В это время на ее входе присутствует напряжение, соответствующее минимально- . му значению длительности импульсов управления широтно-импульсного модулято ра 14, Исходное значение кода в счетной схеме 25 управления уменьшается включенных в режим работы числовым ко на единицу, что эквивалентно выключению дом,суммируется с выходным напряжением одного конвертора 1 и изменению напряконвертора (1-о) и поступает на шину жения.на выводе "выход; "грубо на вевыход", а через делитель 1 1 обратной личину дискреты. Установление величины связи. на вход усилителя 12 напряже- напряжения "плавно" до номинального знания,входящего в схему 10 сравнения.15чения выполняет регулятор 15 напряже- С выхода схемы 10 разностное напряже- ния,аналогично описанному. При уменьние сравнения поступает на вход широт- шении напряжения на выводе "выход" но-импульсного модулятора 14. В соот- до какого-то определенного значения, ветствии с сигналом рассогласования на т. е. при уменьшении напряжения на ревыходе широтно-импульсного модулятора 20 гулирующем элементе 16 до минимальформируется определенная длительность но возможного значения срабатывает импульсов управления временем открыто- пороговый элемент 19-1, выход с котого и закрытого состояния регулирующего рого разрешает переход счетной схеме элемента 16, а следовательно, ивеличи управления в режим суммирования ной выходного напряжения конвертораи увеличения записанного кода, При не- (1 -п). Схема сравнения так воздейст- обходимостй получения минимального вует на широтно-импульсный модулятор, значения выходного напряжения на шине что происходит стабилизация выходного выход" включенным в работу остается напряжения регулятора или его регули- конвертор (1-О), управляемый напряжерование при внешнем воздействии на де- нием с регулятора 15 напряжения, мини 30литель обратной связи. Диапазон регули мальное значение напряжения на выходе6 Ирования плавно с одновременной стабили- регулятора может достигать единицы эацией напряжения в конечном итоге за- вольт.висит от способности широтно-импульс- " Отсутствие регулирования уровня выных модулятора отрабатывать эти изме- З 5 ходного напряжения конверторов 1, за кения, Пусть в какой-то момент времени исключением конвертора ( 1-о ), позвосхема 10 сравнения изменяет длительность ляет исключить дополнительные потери импульса на выходе модулятора 14 до мощности в преобразователях при иэмеминимально возможного значения, напря- нении уровня напряжения на выводе "выжение на выходе регулятора напряжения ход, так как любому уровню выходного40 истановится минимальным, а на регулиру- напряжения в диапазоне регулирования ющем элементе 16 возрастает и дости- всегда соответствует оптимальное коли- гает уровня срабатывания порогового уст-. чество включенных в работу конверторов ройства 19-2 (который и выбирается из 1, что позволяет сохранить постоянное этих соображений), Стабилитрон 20 про значение КПД в диапазоне регулировабивается, ток через него резко возраста- ния выходного напряжения. ет и достигает уровня перехода светодио- В преобразователе напряжения за да 21 в режим излучения световых вопн, счет разделения функции стабилизации накоторые вызывают изменение состояния пряжения между регуляторами "плавно перехода фотодиода 23 и формирование50 ии грубо, работающими совместно, полуМна выходе схемы 24 И-ИЛИ уровня логи- чена возможность стабилизировать напряческой 1, т. е, увеличение напряжения на жение на любом уровне диапазона регуливходе порогового устройства 19-2 выше рования с минимальными потерями мощ-. порога включения вызывает изменение ности в цепях управления и выходных кассостояния на выходе порогового устрой- .кадах за счет оптимального выбора вклю55ства, На выходе порогового устройства ченного в работу количества конверторов, 19-2 формируется команда разрешения Устройство источника питания позволя- перехода счетной схемы 25 управления ет увеличить диапазон регулирования вы741387 ИИП каз 3333/9 Тираж 783 Подписно Филиал ППП "Патент", т. Ужгород, ул, Г л, 4 ходного напряжения. Максимальный уровень выходного напряжения соответствует включению всех конверторов, а миниглальный только одного конвертора (так как все остальные выключены), Минимальный уровень напряжения определяется остаточным напряжением одного конвертора, следовательно, он будет в Й раз меньше ( М - число конверторов) по сравнению с известным устройством. Кроме того, сохраняется постоянство значения КПД по диапазону регулирования.Формула изобретенияРегулируемый преобразователь напряжения, содержащий генератор тактовых импульсов, связанный со счетными входами триггеров, установленных на входе б-последовательно включенных по выходу ячеек конверторов, выходной вывод которых через схему сравнения связан с широтно-импульсным модулятором с регулятором напряжения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения КПД и диапазона регулирования, внего введены три пороговых устройства5 и счетная схема управления, выходы которой соединены с разрешающими входами и -1 триггеров ячеек конверторов, авходы с соответствующими выходами пороговых устройств, причем вхоц. одного10 из них соецинен последовательно, а входвторого параллельно с регуляторомнапряжения и вход третьего связан свходом широтно-импульсного модулятора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США Мо 3588666,кл. 321-2, 1971.2. Патент США М 3818307,кл. 321-11, 1974,20 3, Патент США Мю 3559030,кл. 321-2, 1971.