Регулируемый преобразователь напряжения

Союз Советскна Сецналнстнчвскна Республик(22) Заявлено 160178 (21) 2571622/24-0с присоединением заявки Но(23) ПриоритетОпубликовано 2 Ь 06.80 Бюллетень М 23 Н 02 М 3/335 осударственный комнтет СССР по дедам изобретеянй я открытмй(53) ФЖ 621.3 7 (088.8) Дата опубликован исаи ия 28.06.8 2) Авторыизобретения С.И. Гала.В,1) Заявител РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИ тель, содержащий транзисторный кон" . вертор, вход которого соединен с вы"ходом тактового генератора, пороговый узел с выходным транзистором,один вход которого подключен к делителю напряжения обратной связи, адругой вход - к источнику опорного .напряжения и к генератору пилообраз- О ного напряжения, развяэывающий трансформатор, первичная обмотка которогосвязана с коллектором выходного транзистора порогового узла, а вторичнаяобмотка через выпрямитель с фильтромподключена ко входу дополнительноготранзистора, выход которого соединенс управляющим входом тактового генератора 3).Недостатком указанного устройстваявляется наличие длительных перенапряжений на выходе преобразователяпри коммутацич нагрузки, а также привключении питания, что снижает егонадежность.Указанный недостаток обусловлен тем, что в установившемся режиме работа на вход трансформатора гальванической развязки, поступает сигналс выхода порогового устройства, скважность которого определяется мо" Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизированным преобразователям напряжения иможет быть применено в автоматике ивычислительной технике в блоках питания радиоэлектронной аппаратуры.Известны устройства, содержащиеключевой элемент, задающий генератор, силовой трансформатор, схему управления и трансформатор гальванической развязки в цепи обратной свя- .зи 1 и 2 .К недостаткам указанных устройств .относится возможность появления перенапряжений на выходе при коммутации нагрузки, а также при включениипитанияЭто обстоятельство обусловлено наличием в цепи обратной связиустройств развяэывающего трансформатора, выходное напряжение которого исчезает как при скважности импульсов на выходе схемы управления,равной нулю, так и равной единице.Это нарушает нормальную работу схемы управления и приводит к снижениюнадежности этих устройств,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является преобразоваментами равенства выходного напряжения и суммы напряжений опорногоисточника и пилообразного напряжения,формируемого генератором пилообразного напряжения,Напряжение, снимаемое с выходнойобмотки трансформатора гальванической развязки, воздействует через исполнительный транзистор на тактовыйгенератор, определяя тем самым время .открытого и закрытого состоянияключевого элемента.При резкой коммутации тока загрузки, например при сбросе, энергии, накопленная в накопительном дросселе, передается в нагрузку, вызывая выброс выходного напряжения. Если амплитуда этого переходного процесса превышает амплитуду пилообразного напряжения, на выходе порогового устройства возникает перепад напряжений большой длительности, равной длительности пере О ходного процесса. Если постоянная времени трансформатора гальванической развязки меньше времени переходного процесса на выходе преобразователя, что обычно выполняется на практике в 2 целях снижения габаритов и массы трансФорматора гальванической развязки, импульсы на выходной обмотке по- среднего исчезают, что приводит к работе ключевого элемента с максимальным коэффициентом заполнения, определяемым тактовым генератором. В результате напряжение на выходе преобразователя возрастает до значения, определяемого коэффициентам трансформации силового трансформатора и значением напряжения питания и сохраняется таким неопределенно долгое время.При включении питания, если скорость нарастания выходного напряжения превышает скорость нарастания на пряжения опорного источника, также возможно исчезновение импульсов на выхрде развязывающего трансформатора,что приводит к ненадежной работе устройства. 45Целью изобретения является исключение длительных перенапряжений на выходе преобразователя.Это достигается тем, что в регулируемом преобразователе напряжения, содержащем транзисторный конвертор, вход которого соединен с выходом тактового генератора, а ко вторичной подключен выпрямитель с Фильтрам, пороговый узел, один вход которого подключен к делителю напряжения обратной связи, подключенного к выходным выводам, а другой вход - к источнику опорного напряжения и генератору пилообразного напряжения, развязывающий трансформатор, первичная Щ обмотка которого связана с коллектором выходного транзистора порогового узла, .а вторичная через выпрямитель с фильтром подключена ко входу дополнительного транзистора, выход кото- у рого соединен с управляющим входом тактового генератора, параллельно первичной обмотке развязывающего трансформатора включена цепочка иэ двух последовательно включенных конденсаторов, общая точка которых соединена с эмиттером выходного транзистора порогового узла и через резистор с одним из выходных выводов.Включение параллельно первичнойобмотке трансформатора гальваническойразвязки цепочки из двух последовательно включенных конденсаторов, общая точка которых соединена с эмиттером выходного транзистора порогового устройства и с одним выводом резистора, второй вывод которого подключен к выходной шине преобразователя, позволяет промодулировать прямоугольные импульсы на первичной обмотке трансформатора гальваническойразвязки высокочастотным напряжением, не используя для этого отдельного высокочастотного модулятора, что обеспечивает наличие. управляющего напряжения на выходе трансформатора гальванической развязки даже при скважности импульсов, равной единице. Этоисключает неправильную работу схемыуправления при коммутации нагрузкии при включении питания и не приводитк появлению длительных перенапряжений на выходе преобразователя, что повышает его надежность.Параллельно первичной обмотке трансформатора гальванической развязки включен дроссель. Это позволяет повысить частоту модулирующих высокочастотных колебаний, что улучшает форму напряжения на выходе исполнительного транзистора.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства в установившемся и переходном режимах работы.Регулируемый преобразователь.напряжения содержит регулирующий транзистор 1, вход которого соединен с выходом тактового генератора 2, силовой трансформатор 3, первичная обмотка 4 которого включена последова-. тельно с регулнрующим транзистором 1 в цепь первичного источника питания, а ко вторичной обмотке 5 подключен силовой выпрямитель б с Фильтром 7,пороговый узел 8, один вход которого подключен к делителю 9 напряжения обратной связи, а другой вход - к источнику 10 опорного напряжения и генератору 11 пилообразного напряжения, развязывающий трансформатор 12, первичная обмотка 13 которого подключена к коллектору выходного транзистора 14 порогового узла 8, а вторичная обмотка 15 через выпрямитель с фильтрам 16 подключена ко входу исполнительного транзистора 17, вы 743138ход которого соединен с управляющимвходом тактового генератора 2. Параллельно первичной обмотке 13 развяэывающего трансформатора 12 включена цепочка из двух последовательно соединенных конденсаторов 18 и 19,общая точка которых соединена сэмиттером выходного транзистора 14порогового узла 8 и с одним выводомрезистора 20, другой вывод которогоподключен к выходному выводу преоб"разователя. Параллельно первичнойобмотке 13 развязывающего трансформатора 12 включена катушка 21 индуктивности.На фиг. 2,а приняты следующие обоз.15начения:Б - напряжение опорного источОПника;Бос - напряжение обратной связи;П - амплитуда пилообразного напряжения.2 ОНа фиг. 2,6 приведена форма напряжения на выходе развяэывающеготрансформатора.Преобразователь работает следующимобразом. 25В установившемоя режиме работы наодин вход порогового узла 8 подаетсянапряжение обратной связи, снимаемоес делителя 9 напряжения обратной связи, а на второй вход - сумма напря- ЗОжений источника 10 опорного напряженияи генератора 11 пилообразного напряжения. В пороговом узле 8 происходитсравнение этих напряжений, и в течение времени, когда 35ПО 1+ ПнЦоовыходной транзистор 14 порогового узла 8 открывается и в цепи первичнойобмотки 13 развязывающего трансформатора 12 возникают высокочастотныеколебания, частота которых определяется параметрами конденсаторов 18 и 19,резистора 20 и трансформатора 12. Этиколебания трансформируются во вторичную обмотку 15, где выпрямляются выпрямителем с фильтром 16 и поступаютна вход транзистора 17. Последний воздействует на тактовый генератор 2,уменьшая таким образом коэффициентзаполнения импульсов регулирующеготранзистора 1 до значения, обеспечивающего стабилизацию выходного напряжения.При резкой комммутации нагрузки,например при сбросе, энергия, накопленная в первичной обмотке 4 силового трансформатора 3 в течение открытого состояния регулирующего транзистора 1, передается в нагрузку, вызывая резкое увеличение выходного напряжения. если амплитуда этого пере Оходного процесса превышает амплитудупилообразного напряжения, т,е,Поп ПмПосна входе выходного транзистора 14порогового устройства 8 возникает 65 длительный период напряжения, отпирающий последнее . В результате в цепи первичной обмотки 13 раэвяэывающего трансформатора 12 возникают высокочастотные колебания, которые трансформируются ва вторичную обмотку 15, где выпрямляются выпрямителем с фильтром 16. Выпрямленное напряжение открывает транзистор 17, который выключает тактовый генератор 2. В результате регулирующий транзистор 1 закрывается, что приводит к уменьшению выходного напряжения преобразователя, и при достижении им своего номинального значения преобразователь снова продолжает работать в установившемся режиме.При включении преобразователя, если скорость нарастания выходного напряжения превышает скорость нарастания напряжения опорного источника, процессы, происходящие в преобразователе, аналогичны описанным выше,Включение параллельно первичной обмотке 13 развяэывающего трансформатора 12 катушки индуктивности 21 позволяет повысить частоту высокочастотных колебаний и тем самым улучшить форму напряжения на входе транзистора 17.Формула изобретения1, Регулируемый преобразователь напряжения, содержащий транзисторный конвертор, вход которого соединен с выходом тактового генератора, пороговый узел с выходным транзистором, один вход которого подключен к делителю напряжения обратной связи, подсоединенного к выходным выводам, а другой вход - к источнику опорного напряжения и к генератору пилообразного напряжения, раэвязывающий трансформатор, первичная обмотка которого связана с коллектором выходного транзистора порогового узла, а вторичная обмстка через выпрямитель с фильтром подключена ко входу допслнительного транзистора, выход которого соединен с управляющим входом тактового генератора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью исключения длительных перенапряжений на выходе преобразователя, он снабжен цепочкой иэ двух последовательно включенных конденсаторов, подсоединенных параллельно первичной обмотке развяэывакщего трансформатора, а их общая точка соединена с эмиттером выходкого транзистора порогового узла и через резистор - с одним из выходных выводов преобразователя.2. устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что параллельно первичной обмотке раэвяэывающего трансформатора включен дроссель.743138 раж 78 аз 3480/4 дписн о ЦНИИПИ ал ППП Патент, г. Ужгород,ул.Проектная,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 3818306,кл, 321-2, 1974.