Стабилизированный конвертор

С.оюз Советсиид Социапистическид еспубпик ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС)М 7 Н 02 М 3/335 с присоединением заявк Гюсударстеаеый комите(23) Приоритет Опубликовано 1 ао делам изобретений н отдрыткй07.82. Бюллетень53) УДК 621. .314 57 (088.8) та опубликования описания 17.07 72) Авторы изобретен Б т А. И. Ратушнь о-исследовательский институт упр вычислительных машин(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТОР образ ет бы тель Изобретение относится к пре овательной электротехнике и мож ть использовано во вторичных источ питания.Известен стабилизированный конвертор с ограничением тока нагрузки на заданном уровне в случае перегрузки или короткого замыкания на выходе 1 .Недостаток известного преобразователя заключается в том, что узел зашиты не реагирует на сверхдопустимые значения токов нагрузки в переходных и аварийных режимах.Наиболее близким по технической суш ности к изобретению является стабилизированный конвертор, содержащий двухтактный ключевой усилитель мощности на транзисторах, входом соединенный с выводами для подключения входного напряжения, а выходом - с первичной обмоткой выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямии фильтр подключена к выводам для подключения нагрузки и входу широтноимпульсного модулятора, другими входамисоединенного с источником опорного напряжения и выходом генератора пилообразного напряжения, а выходом - с одним входом формирователя управляющих 5импульсов, выходом подключенного куправляющим входам усилителя мощности, а другим входом - к выходу узлазашиты от перегрузки, одним входомсоединенного с источником опорного напряжения, датчик тока перегрузки, входом включенный в силовые цепи транзисторов усилителя мощности 21 .Недостаток известного конверторазаключается в асимметрии режима работы транзисторов усилителя мощности врежиме перегрузки на выходе источника,чго снижаог быстродействие защиты отперегрузок.20 Бель изобретения - повышение быстродействия самовосстанавливаюшейсязащиты от перегрузок.Указанная цель достигается тем,что в стабилизированном конверторе,го Э 94401 содержащем двухтактный ключевой усилитель мощности на транзисторах, входом соединенный с выводами для подключения входного напряжения, а выходом с первичной обмоткой выходноготрансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямигель и фильтр подключена к выводам для подключения нагрузки и входу широтно-импульсногомодулятора, другими входами соедИненного с источником опорного напряженияи выходом генератора пилообразного напряжения, а выходом - с одним входомформирователя управляющих импульсов,выходом подключенного к управляющимвходам усилителя мощносги, а другимвходом - к выходу узла зашиты, однимвходом соединенного с источником опорного напряжения, датчик тока перегрузки,входом включенный в силовые пепи транжсторов усилителя мощносги, выход датчика тока перегрузки зашунтирован введенной последовательной цепью, состоящей из диода, конденсатора и резистора, причем общая точка диода и конденсатора соединена с другим входом узла зашиты, а общая точка конденсатора и режстора - с выходом генератора пилообразного напряжения,На чертеже представлена принципиаль- зоная электрическая схема стабипизированного конвертора в полумостовом варианте для случая Выполнения датчика токаперегрузки на трансформаторе тока с перВичной обмоткой, Включенной послеДОВательно с первИчной Обмоткой выходноготрансформатора, и вторичной обмоткойчерез выпрямитель подключенной к резнстоРУ. Другим возможным вариантом является построение датчика тока перегруз- оки на двух трансформаторах тока, нервнчные обмотки которых включены в коллекторные цепи силовых транзисторов усилителя мощности, а вторичные обмотки затреоЧЕРЕЗ ДИОДЫ,Стабилизированный конвертор содержитусилитель мощности 1 с силовыми транзистарами 2 и 3, управляемыми с помощью трансформаторов тока 4 и 5. К50выходу усилитепя мощности 1 подключена первичная обмотка выходного трансформатора 6, втоуачная обмотка которого через выпрямитель 7 и фильтр 8 соединена с Выводами для подключения нагрузки, соединенными также с входом55широтно, импульсного модулятора 9, другими входами подключенного к выходугенератора пилоображого напряжения 810 и источнику опорного напряжения 11,а ВыхОдОм к Входу формирователя управляющих импульсов 12, выходы которого соединены с управляющими обмотками 13 и 14 трансформаторов 4 и 5 соответственно. Узел защиты от перегрузки 15 входом 4 соединен с источникомопорного напряжения 11, а выходомс одним из входов формирователя 3 чтравляюших импульсов 12. Датчик тока перегрузки 16 входом включен в коллекторные цепи силовых транжсторов 2 и3 последовательно с первичной обмоткойвыходного трансформатора 6 и состоитиз трансформатора тока 17, выпрямителя 18 и режстора 19, Выход датчикатока перегрузки 16 зашунтирован введенной последовательной цепью, состоящейиз диода 20, конденсатора 21 ирезистора 22, Общая точка диода 20 и конденсатора 21 соединена с входом Ь узлазашиты 15, а общая точка конденсатора21 и режстора 22 соединена с выходомгенератора пилообразного напряжения10 через резистор 23.Стабилизированный конвертор работает следующим образом,В широтно-импульсном модуляторе 9происходит сравнение опорного напряжения источника 11 с суммой пилообразного и выходного напряжений стабилизированного конвергора. Выходные сигналыширотно-импульсного модуля гора 9 трапецеидальной формы поступают на входформирователя управляюпжх импульсов12, формирующего две последоватепьности широтно-модулированных импульсовс крутыми фронтами, сдвинутые по фазедруг относительно друга на 180 о, Этиимпульсы посредством управляющих обмоток 13 и 14 трансформаторов тока4 и 5 обеспечивают переключение силовых транзисторов 2 и 3 усилителя мощности 1 со скважносгью, необходимойдля поддержания выходного напряжениястабилизированного конвертора на заданном уровне, т.е. имеет месго режимстабилизапи;и выходного напряжения. Приэтом выходные импульсы датчика токаперегрузки 16, пропорциональные импульсам коллекторных токов транзисторов 2и 3, через диод 20 и режстор 22 заряжают до амплитудного значения импульсов конденсатор 21. Сумма напряжения на конденсаторе 21 и пилообразного напряжения на режсторе 22, поступающая на вход Ь узла защиты от перегрузки 15, в качестве которого можетбыть испопьзован операционный усили15 20 25 30 5тель илн компаратор, меньше опорного напряжения на входе А последнего. При этом отсутствует воздействие узла защиты 15 на формирователь управляющих импульсов 12. При возникновении перегрузки по току на выходе стабилизированного конвертора амплитуда импульсов напряжения на выходе датчика тока перегрузки 16 увеличивается. Конденсатор 21 через диод 20 и резистор 22 заряжается до наибопьшей амплитуды этих импульсов. В результате сумма пилообразного напряжения на резисторе 22 и напряжения на конденсаторе 21 на части полупериода превышает опорное напряжение. Прн этом на выходе узла зашиты 15 появляются импульсы, воздей-.ствующие на формирователь .12 таким образом, что скважность управляющих импульсов, а следовательно, и импульсов коллекторного тока силовых транзисторов 2 и 3 возрастает. Выходное напряжение стабилизированного конвертора падает, а выходной ток определяется порогом ограничения уъча зашиты 15 и остается неизменным при дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки вплоть до полного короткого замыкания, т.е. имеет место режим стабилизации выходного тока, после снятия перегрузки нормальный режим стабилизации выходного напряжения автоматически восстанавливается.Малая постоянная времени заряда конденсатора 21 и большая постоянная времени его разряда на входную цепь узла защиты 15 обеспечивает значительно меньшую амплитуду переменного напряжения на конденсаторе 21, чем амплитуда пилообразного напряжения на резисторе 22. Это обуславливает в режиме перегрузки симметричное воздействие узла зашиты 15 на формирователь 12, и длительность импульсов транзисторов 2 и 3 уменьшается симметрично при уменьшении сопротивления нагрузки, даже при значитепьном разбросе времен рассасывания транзисторов 2 и 3 насыщения выходного трансформатора не происходит, а максимальная амплитуда коплекторных токов этих транзисторов определяется порогом ограничения узла зашиты 15. Поскольку конденсатор 21 подключен на выход датчика тока перегрузки 16 через резистор 22, сопротивление которого может быть значительно больше выходного сопротивления датчика тока 16, при скачкообразном уменьшении сопротивления нагрузки, коротком замыкании или аварийном воз-. растании коллекторного тока силового 44018 б транзистора 2 или 3 выходной сиг датчика тока 16 независимо от емкости конденсатора 21 мгновенно поступает на вход Б узла защиты от перегрузок 15, т.е. имеет место быстродействующее токоограничение. Диод. 20. предотвращает разряд конденсатора 21 на выходные цепи датчика тока перегрузки 16.Такам образом, предложенное техническое решение позволяет повысить быстродействие самовосстанавливающейся зашиты от перегрузки стабилизированного конвертора, а также расширить область ее использования за счет примененияв стабилизированных конверторах с усилитвпями мощности на транзистора, имеющих значительный разброс времени рассасывания. Формула изобретенияСтабилизированный конвертор содержащий усилитель мощности на транзисторах, входом соединенный с выводами дляподключения входного напряженияа выходом с первичной обмоткой выходноготрансформатора, вторившая обмотка которого через выпрямитель и фильтр подюпочена к выводам для подключения нагщзки и входу широтно-импульсного модулятора, другими входами соединенногос источником опорного напряжения и выходом генератора пилообразного напряження, а выходом - с одним входом формирователя управляющих импульсов, выходом подключенного к управляющимвходам усилителя мошности, а другимЭ 5входом - к выходу узла защиты от перегрузки, одним входом соединенного с источником опорного напряжения, датчиктока перегрузки, входом включенный всзловые цепи транзисторов усилителя мощности, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения быстродейстииязашиты от. перегрузки, выход датчика тока перегрузки зашунтирован введеннойпоследовательной цепью, состоящей издиода, конденсатора и резистсра, причемобщая точка диода и конденсатора соединена с другим входом узла защиты, аобщая точка конленсатора и резистора-с выходом генератора пилообразного напряжения,Источники информации,50 принятые во внимание при экспертизе1, Верцберг, Кейп, Управление пЬреюпочатепьными источниками питания спомопью БИС, - Элекгроника, 1977,Ы 7, с. 56, рис. 3.2, Левашов О. ИНекрасов Ю. М.Источник питания для интегральных схем.- Сб, Обмен опытом в радиопромышленности, 1979, М 5, с, 84, 85, рис. 2.944018 Составитель Н. Цишевская шук Техред Е.Харитончик Корректо