Стабилизирующий преобразователь напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П 9) И 1) А 02 М 3/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 811462, кл. Н 02 М 1/537, 1981.2. Авторское свидетельство СССР Р 661528, кл. 0 05 Р 1/56, 1979.(54)(57) СТАБИЛИЗИРУЮНИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий задающий генератор, подключенный к первым входам двух широтноимпульсных модуляторов, выход каждого из которых подключен к управляемому входу соответствующего силового транзистора двухтактного усилителя мощности с выходным трансформатором и выходным выпрямителем с фильтром, причем выходпоследнего через усилитель обратнойсвязи подключен к второму входу первого широтно-импульсного модулятора,идатчик разбаланса токов силовыхтранзисторов, о т л и ч а ю щ и й стем, что, с целью повышения надежнооти работы за счет амплитудно-временной селекции управляющих импульсов,в него введен инвертирующий сумматорпервый вход которого соединен с выходом усилителя обратной связи, второй - с выходом датчика разбалансатоков, а выход - с вторым входомвторого широтно-импульсного модуля,тора.Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в качестве источника вторичного электропитания.Известен транзисторный инвертор с широтно-импульсным регулированием выходного напряженная, содержащий задающий генератор, усилитель мощно.; ти с выходныл трансформатором и силовыми транзисторами, выпрямитель,. фильтр; широтно-импульсный модулятор 1 О (ШИК), усилитель обратной связи, датчик магнитного состояния сердеч - ника выходного трансформатора.Известное устройство позволяет повысить надежность работы эа счет 5 вольт-секундного выравнивания токов, протеКающих через силовые транзисторы 1 Д .Недостатками известного устройства являются низкие стабилизирующие свойства и склонность к самовозбуждению при импульсной нагрузке, что обусловлено импульсным характером регулирования подмагничивания выходного трансформатора. Действительно,. на усилитель обратной связи, выходное напряжение которого определяет требуемую ширину управляющих импульсов силовых транзисторов, кроме сигнала, пропорциональноге отклоне- нию выходного напряжения от заранее заданного, воздействует еще одно импульсное напряжение, пропорциональное разбалансу токов. Воздействие этого напряжения и ухудшает стабили зацию .выходного напряжения. Для обеспечения одновременной стабилизации выходного напряжения и симметри - рования,токов силовых транзисторов необходимо, чтобы усилитель обратной связи имел высокое быстродействие, 4 П т.е. широкую полосу усиливаемых частот (полдсу пропускания) так как напряжение на его выходе должно иэменяться с частотой преобразования. Коэффициент усиления усилителя обратной, связи определяет коэффициент стабилизации выходного напряжения, поскольку усилитель обратной связи является усилителем ошибки сравнения опорного и выходного напряжения, При значительных величинахкоэффициента усиления и полосы пропускания не исключена возможность самовозбуждения устройства, для устранения которого уменьшают, коэффициент усиления сумматора, что "5 приводит к снижению коэффициента стабилизации выходного напряжения. Склонность к самовозбуждению оезко возрастает при импульсномхарактере нагрузки, особенно а случаях, когда 6 О частота преобразования кратна частоте импульсной нагрузки, так как усилитель обратной связи одновременно осуществляет регулирование по двум дестабилизирующим факторам выходному напряжению и насыщению сердечника выходного трансформатора)Наиболее близкил к изобретению по технической сущности является стабилизатор напряжения, содержащий задающий генератор, подключенный к первым входам двух широтно-импульсных модуляторов, выходы которых подключены к управляющим входам силовых транзисторов двухтактного усилителя мощности через схемы совпадения, вторые входы которых поцключены к выходам счетного триггера, причем вторые входы широтно- импульсных модуляторов подключены к делителю напряжения на резисторах регулятора напряжения с датчиксм разбаланса токов силовых транзисторов с блоком вольт-секундного выравнивания 2).Недостатком такого стабилизатора постоянного напряжения является низкая надежность его работы обусловленная сбоями триггера управляющего блока, что приводит к нарушению режима вольт-секундного выравнивания токов, протекающих через переключающие,транзисторы силового блока, Это проявляется в том, что сигнал разрешения с триггера поступает на ту схему совпадения и, следовательно, включает тот переключающий транзистор, который в этот момент времени дол 1 кен быть закрыт. Нарушение режима вольт-секундного выравнивания может привести к резкому возрастанию токов через переключающие транзисторы и выходу последних из строя что снижает надежность работы известного устройства, Особенно этот недостаток проягляется в преобразователях большой мощности, где уровень помех значителен,Цель изобретения - повышениенадежности работы за счет амплитудно.временной селекции управляющих импульсов,СПоставленная цель. достигаетсятем, что в стабилизирующий преобразователь напряжения, содержащий задающий генератор, подключенный кпервым входам двух .широтно-импульсных модуляторов, выход каждого изкоторых подключен к управляющемувходу соответствующего силовоготранзистора,цвухтактного усилителямощности е выходным трансформатороми выхоцным выпрямителем с фильтром,причем выход последнего чэреэ усилитель обратной связи подключен квторому входу первого широтно-импульсного модулятора, и датчик разбаланса токов силовых транзисторов,введен инвертирующий сумматор,первый вход которого соединен свыхоцом усилителя обратной связивторой - с выходом датчика раэбаланса токов, а выход - с вторым входомвторого широтно-импульсного модулятора,На фиг, 1 показана функциональнаясхема стабилизирующего преобразователя напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы.Устройство содержит задающийгенератор 1 напряжения треугольнойФорьы, усилитель обратной связи 2, 1 Оинвертирующий сумматор 3, ШИМ 4 и 5,силовой блок 6, состоящий из силовых транзисторов 7 и 8 и выходноготрансформатора 9, выпрямитель 10,фильтр 11 и датчик 12 раэбалансатоков, имеющий в своем составе выпрямители-фильтры 13 и 14, дифференциальный усилитель 15 и токосъемныерезисторы 16 и 17.Задающий генератор 1 напряжениятреугольной Формы предназначен дляформирования двуполярного напряжениятреугольной формы. Выход генератора1 соединен с первыми входами ШИМ4 и 5, выходы которых раздельно подключены к базам силовых транзисторов7 и 8 силового блока 6. ШИМ 4 и 5служат для вырабатывания управляющихимпульсов, длительность которыхдолжна изменяться в зависимости отразличных дестабилизирующих факто-. ЗОров, например от изменения тока нагрузки стабилизирующего преобразователя напряжения, а также от различного времени рассасывания неоснов..ных носителей в переключающих транэисторах, вызывающего вольт-секундную асимметрию токов в названныхтранзисторах. ШИМ выполнены на компараторах напряжений. Другой вход ШИМ4 соединен с выходом усилителя обрат ной связи 2 и первым входом инвертирующего сумматора 3, второй входкоторого связан с выходом датчика12 разбаланса токов, а выход - сдругим входом ШИМ 5 Вход усилителя,обратной связи 2 соединен с выводами(Овых для подключения нагрузки.Инвертирующий сумматор 3 предназначен для инвертирования сигналарассогласования и сложения его ссигналом датчика 4 разбаланса токов.Коллекторы переключающихтранэисторов 7 и 8 силового блока 6 подклю-чены к первичным обмоткам выходноготрансформатора 9, а змиттеры черезтокосъемные резисторы 16 и 17 соедииены с источником питания Еп . Вторичная обмотка трансформатора 9 соединена через выпрямитель 10 и филь 1 р11 с выводами (Ох) для подключениянагрузки. 60Датчик 12 разбаланса токов служитдля формирования выходного напряжения, пропорционального разности токов, протекающих через переключающие транзисторы 7 и 8 силового блока 6, выпрямители-Фильтры 13 и 14 датчи" ка 12 разбаланса токов подключены своими входами к токосъемным резисторам 16 и 17 силового блока 6, и каждый из них служит для формирования постоянного напряжения, пропорцио нального току, протекающему через соответствующий резистор. Выходы выпрямителей фильтров 13 и 14 подключены к входам дифференциального усилителя 15, предназначенного для формирования постоянного напряжения, пропорционального разности указанных сигналов.Стабилизирующий преобразователь напряжения работает следующим образом.При включении преобразователя генератор 1 вырабатывает напряжение треугольной формы( фиг. 2 а), которое поступает на первые входы ШИМ 4 и 5. С выхода усилителя 2 на второй вход Шим 4 поступает сигнал рассогласования +0(фиг. 2 а), величина которого пропорциональная отклонению выходного напряжения преобразователя от опорного, формируемого в усилителе 2, Этот же сигнал поступает на пер" вый вход инвертирующего сумматора 3, на второй вход которого с выхода . диФференциального усилителя 15 датчика 12 раэбаланса токов поступает постоянное напряжение раэбаланса, пропорциональное разности токов, протекающих через переключающие транзисторы 7 и 8 силового блока 6.Напряжение 0 (Фиг. 2 а), пропорциональное алгебраической сумме напряженияи напряжения раэбаланса, поступает с выхода инвертирующего сумматора 3 на второй вход ШИМ 5. В интервал времени -(, , когда напряжение с выхода генератора 1 превышает уровень напряжения О , на выходе ШИМ 4 формируется управляющий импульс длительностью Г (фиг. 2 Х). В интервал времених 1 , когда напряжение с выхода генератора 1 меньше уровня напряжения 0,2 , на выходе ШИМ 5 формируется управляющий импульс длительностью ,(фиг,2). С выкодов ШИМ 4 и 5 управляющие импульсы поступают на базы соответствующих переключающих транзисторов 7 и 8 силового блока 6.При отсутствии вольт-секундной асимметрии, т.е. когда сердечник выходного трансформатора 9 не подмагничивается, напряжение на выходе датчика 12 разбаланса токов равно нулю и напряжение ц на выходе ин 2вертирующего сумматора 3 равно по величине, но противоположно по знаку напряжению 0 , т.е.О =0 (1)Следовательно,= т.едлительности импульсов, формируемых.1 ШИМ 4 и 5, равны и стабилизация выходного напряжения Оц, преобразователя осуществляется обычным образом с помощью усилителя обратной связи 2,В случае возникновения вольт- секундной асимметрии, вызваной, например, различным временем рассасывания неосновных носителей в переключающих транзисторах 7 и 8 силового блока б, увеличивается ток намагничи. вания выходного трансформатора 9 и, 1 О следовательно, возрастает коллекторный ток одного из переключающих транзисторов в конце действия управляющего импульса. Это приводит к появлению напряжения разбаланса на выходе дифференциального усилителя 15 датчика 12 разбаланса токов, в результате чего на выходах ШИМ 4 и 5 формируются управляющие импульсы неодинаковой длительности, т.е.20 , 4 ,т (фиг. 23 и 6 соответственно), посредством которых осуществляется выравнивание токов через переключающие транзисторы, т.е. устраняется вольт-секундная асимметрия. При этом вольт-секундное выравнивание не, ухудшает коэффициент стабилизации выходного напряжения преобразователя, поскольку сигнал раэбаланса токов переключающих транзисторов воздействует на ШИМ не в виде импульсного напряжения, а в виде постоянного медленно изменяющегося напряжения.При таком выполнении стабилизирующего преобразователя напряжения обеспечивается амплитудно-временная селекция управляющих импульсов, т.е. формирование управляющих импульсов осуществляется не только в зависимости от фазы, как это имеет место в известных устройствах, но и от амплитуды выходного напряжения задающего генератора, Тем самым полностью исключаются ошибки в процессе вольт-секундного выравнивания токов переключающих транзисторов. Таким образом, изобретение позволит исключить из цепей формирования управляющих импульсов для переключаю щих транзисторов триггер, чувствительный к помехам,.что, в свою очередь, повысит надежность работы стабилизирующего преобразователя напряжения..Гирня Л.Повхан Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Заказ 4220/44 Тираж 667 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РПодписноекомитета СССРи открытийушская наб., д.