Релейно-импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока

союз советснихСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) Ш) 7555 б 15 С О госддРствгнный номитктго изоБРетениям и отнРьтиямПРИ П 1 НТ СССР 61) 1374201(53) 621,316.722.1033,3) (56) Авторское свидетельство СССР1374201, кл,. С 05 Г 1/56, 1936.1,54) РЕЛЕЙНО-И 11 ПУЛЬСН 11 Й СТАБИЛИЗАТОР НА 11 РЯ)КЕН 1 И ПОСТОЯННОГО ТОБА (5 7) Изобр етение относится к источникам вторичного электропитания радио электронной аппаратуры, 1 ель изобретения - улучпгение массообъемных характеристик и повьпгецие качества выходного напряжения, Силовые транзисторы преобразователя 2 формируют последовательности прямоугольных импульсов, если выходное напряжение стабили затора ниже заданного, 3 противном случае об а транзистора пр еобр азователя закрыты. Длительность включенногосостояния одного из транзисторов преобразователя зависит от величины входного напряжения и формируется путемсравнения на входе компаратора 20напряжения генератора 19 пилообразного напряжения и напряжения инвертирующего функционального усилителя 13 собратно-квадратичной передаточной характеристикой, При минимальном входном напряжении длительность управляющих импульсов на выходе усилителямощности 17 максимальна и определяется частотой генератора 7 прямоугольных импульсов и модулем счета счетчика 12, который в два раза меньпе мо"дуля счета счетчика 9, задающего период переключения преобразователя 2.2 з.п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вкачестве источников вторичного электропитания устройств автоматики радио- и вычислительной техники и является усовершенствованием изобретенияпо авт. св. Б 1374201.Цель изобретения " улучшение мас,сообъемных характеристик и повышениекачества выходного напряжения.На фиг. 1 приведена структурнаясхема релейно-импульсного стабилиза"тора напряжения постоянного тока;.на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие ее работу; на фиг. 3 - пере"даточная характеристика инвертируюцего функционального усилителя,Релейно-импульсный стабилизаторнапряжения постоянного тока содержит 20выводы 1 для подключения питаюцегонапряжения постоянного тока, двух-:тактный ключевой преобразователь напряжения 2, входом соединенный с выводами 1, высокочастотный выпрямитель 25с фильтром 3, входом соединенный свыходом преобразователя напряжения 2,а выходом с выводами 4 для подключения,нагрузки, усилитель рассогласований5, первый. вход которого соединен свыходами 4, а второй - с источникомопорного напряжения Ор, релейный.элемент 6 (например, триггер Шмидта),входом соединенный с выходом усилителя рассогласования 5, высокочастотный 35генератор 7 прямоугольных импульсов,первую схему И 8, первый вход которойподключен к выходу релейного элемента 6, а второй - к выходу генератора7, счетчик и импульсов 9, счетный 40вход С которого подключен к выходусхемы И 8, первый триггер 1 О, счетныйвход С которого подключен к выходусхемы И 8, Р-вход - к выходу и счетчика и импульсов 9, а инвертирующий 45выход с й-входом счетчика 9, вторуюсхему И 11, первым входом подключенную к выходу первой схемы И 8, вторым - к неинвертирующему выходу триггера 10, счетчик и/2 импульсов 12,счетный вход которого, соединен с вы.ходом второй схемы И 11, а й-вход - сннвертирующим выходом первого триггера 10, инвертор 13, входом подключенный к выходу О счетчика и/2 импульсов .12, второй. триггер 14, счетный входС которого, соединен с выходом инвертора 13, третью 15 и четвертую 16схемы И, первые входы которых подключены к выходу релейного элемента 6,вторые входы - к выходу инвертора 3,третьи входы - к неинвертирующему иинвертирующему выходам триггера 14соответственно, усилитель мощности 17,первый и второй входы которого подключены к третьей 15 и четвертой 16схемам И соответственно, а выходы "к управляющим входам преобразователянапряжения 2, инвертируюций функциональный усилитель 18, инвертирующийвход которого подключен к выводам 1,а иеинвертируюций - к источнику напряжения установки рабочей точки Пртвгенератор пилообразного напряжения 19,первый вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов 7, а второй - к выходу 0 счетчикаи/2 импульсов 12, компаратор 20, неинвертируюций вход которого подключенк выходу инвертируюцего Функционального усилителя .18, инвертируюций входподключен к выходу генератора пилообразного напряжения 19, а выход - кчетвертым входам третьей 15 и четвертой 16 схем И.Инвертируюций функциональный усилитель 18 содержит операционный усилитель 21, нелинейную обратную связь22, включенную между инвертирующимвходом и выходом усилителя 21, причемнелинейная обратная связь 22 состоитиз резистора и ш параллельно подключенных к нему цепей, состоящих изпоследовательно соединенных резистора и диодов, количество которьх в цепи равно значению ш.Генератор пилообразного напряжения19 содержит счетчик и/2 нмпульсов -23, счетный вход которого соеди 1 нен с выходом генератора 7, аК-вход - с выходом О счетчика й;2импульсов 12, резистивный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 24, входами соединенный с соответствуюцимивыходами счетчика 23, а выходом - сосглаживающим конденсатором 25,Релейно-импульсный стабилизаторнапряжения постоянного тока работаетследующим образом.Выходное напряжение стабилизаторас выводов 4 подается на усилительрассогласования 5 (фиг. 2 а), гдесравнивается с опорным напряжением11 , и усиленный сигнал ошибки подается на релейный элемент 6. Если уро"вень сигнала ошибки меньше нижнегопорога срабатывания релейного элемен 1557555та, последний выдает "1" (фиг, 2 б) на первые входы логических схем И 8,15 и 16, разрешая тем самым проход импульсов с генератора 7 (фиг. 2 в) через И 8 и импульсов управления че 5 рез схемы И 15 и 16. При поступлениипервого импульса на счетный вход С .. триггера 10 последний меняет своесостояние так, что на его инвертирующем выходе формируется "0", которыйпоступает на К-входы счетчиков 9 и 12, устанавливая их в режим счета импульсов, а на неинвертирувцем выходе"1", которая поступает на второй вход элемента И 1 1. В этом случае счетчики 9 и 12 начинают работать в режимесчета, при этом на выходе инвертора13 формируются импульсы, длительность которых зависит от частоты генерато ра 7 и величины п (фиг 2 г). Эпюрапоказана для п=8, СРюрмированные им,пульсы поступают на схему фазорасщепитепя, построенного на триггере 14 и элементах И 15 и 16. Сдвинутые от носительно друг друга на 180 , онипоступают на усилитель моцности 17,где усиливаются и затем подаются на управляющие входы, связанные с базамиключевых транзисторов, двухтактного 30 преобразователя напряжения 2. При минимальном значении входного питающего напряжения, информация о величине которого поступает на инвертирующий вход инвертируюцего функционального усилителя 18, на выходе последнего формируется потенциал, необходимый уровень которого устанавливается величиной напряжения 11 рт (фиг. 2 д). Этотпотенциал поступает на неинвертирующий 40 вход компаратора 20 на инвертирующий вход которого подается пилообразное напряжение с генератора 19. Формирование пилообразного напряжения осуществляется следующим образом. Им . пульсы с генератора 7 поступают на счетный вход Г счетчика импульсов 23, при этом синхронизация режима счета со схемой формирования управляющих импульсов происходит с выхода 0 счетчика 12, сигнал с которого поступает на й-вход счетчика 23, При поступлении первого импульса на вход С счетчика 12 на его выходе 0 формируется "0", который удерживается до конца счета. Этот уровень подается на К- вход счетчика 23, переводя его в режим счета, В течение времени счета на выходе резистивного 1 УП 24 формируется ступенчатое напряжение(фиг, 2 д), которое затем сглаживается, конденсатором 25, Сформированное ли" нейное пилообразное напряжение поступает на инвертирувций вход компаратора 20, где сравнивается с уровнем напряжения на неинвертирувщем входе. При минимальном значении входного напряжения уровень потенциала на неинвертирувцем входе компаратора выше уровня пилообразного напряжения (фиг. 2 д), В этом случае на его выходе формируется "1", которая поступает на четвертые входы элементов И 15 и 16 и разрешает прохождение управляющих импульсов по алгоритму, определяющемуся работой стабилизатора. При повьпдении входного;-.апрю.ения до максимального уровень потенциала на выходе усилителя 18 изменяется по обратно- квадратичному закону, представленному на фиг, 3. Передаточная функция усилителя 18 такого вида выбрана, исходя иэнеобходимости компенсации готерь в ключевых транзисторах и силовом трансформаторе преобразователя 2 и высокочастотном выпрямителе с фкпьтром 3, имеющих нелинейные передаточные характеристики, при повышении напряжения на них. Потери в этом слу-, чае пропорциональны квадрату тока через них. При повышении питающего напряжения на выходе компаратора 20 фор-. мируется широтно-импульсный сигнал, длительность которого меняется от точки Л к Б (фиг. 2 е). Соответственно, длительности управляюцих импульсов будут равны длительности сигнала с выхода компаратора 20, а напряжение на вторичной обмотке трансформатора преобразователя 2 будет иметь вид, представленныйна фиг. 2 з, причем вид Л соответствует минимальному значению входного напряжения, Б - максимальному его значению.Ф о.р м у л а и з о б р е т е н и я1. Релейно-импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока поавт,св. Р 1374201, о т л и ч а вщ и Й с я тем, что, с целью улучшения массообьемных характеристик и повьппения качества выходного напряжения, в него введены инвертирующий функциональный усилитель с обратно- квадратичной передаточной характеристикой, генератор пилообразного напря 1557555жения и компаратор, а первый и второй элементы И снабжены четвертыми входами, при этом инвертирующий вход инвертирующего функционального усилителя соединен с выводами низкочастотного .выпрямителя, его неинвертирующий вход подключен к источнику напряжения установки рабочей точки усилителя, а выход соединен с неинвертирующим вхо 10 дом компаратора, первый вход генератора, пилообразного напряжения соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, второй вход подсоединен к выходу "0" счетчика и/2 импуль сов, а выход подключен к инвертирующему входу компаратора, выход которого соединен с четвертыми входами первого и второго элементов И,2, Стабилизатор по п, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что инвертирующий функциональный усилитель содержит операционный усилитель, охваченный нелинейной отрицательной обратнойУ Упор.Рер Ворюг связью, выполненной на резисторе и параллельно соединенных с ним щ цепях, каждая из которых состоит из последовательно соединенных резистора и диодов, причем количество диодов в цепи соответствует значению в.3. Стабилизатор по и. 1, о т л .и - ч а ю щ и й с я тем, что генератор пилообразного напряжения содержит второй счетчик и/2 иппульсов, резистивный цифроаналоговый преобразователь и конденсатор, причем счетный вход второго счетчика и/2 импульсов соединен с первым входом генератора пилообразного напряжения, его Р-вход подключен к второму входу генератора пилообразного напряжения, а выход подсоединен к соответствующим входам резистивного цифроаналогового преобразователя, выход которого, защунтированный конденсатором, подсоединен к выходу генератора пилообразного напряжения,.Дндык Редактор корректор Т овти аказ 717 Тираж 649 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 при ГКНТ ССС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Узи ор Гагари