Стабилизатор постоянного напряжения

)9) 8 51)5 Н ц 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯ 11ПРИ П 1 НТ СССР ИЗОБРЕТЕНИИДЕТЕЛЬСТВУ С(56) Авторское свидетельст649 108, кл. Н 02 М 3/28Авторское свидетельство661528) кл. Н 02 М 3/335 к электро тносит ьзовано очников ть исп ичных и о ССС 1979. СССР 1979. тенин о нап ель из ва выходи ичения то ностиния пол ав АВТОРСКОМ1610558 периодов при одновременном увеличении устойчивости/ Стабилизатор содержит ключевые элемент 2,3 с выходным трансформатором 4, управляющий блок5 16, блок 23 регулятора напряжения с вольт-секундным выравниванием, логические элементы 32-39. В состав блока 23 входят модуляторы 24,25 длитель,ности импульсов, на одном из входов 1 О которого осуществляется алгебраичесИзобретение относится к электротех 5нике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при создании вторичных источников электропитания аппаратуры различного назначения.20Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения путемувеличения точности вольт-секундноговыравнивания полупериодов при одновременном увеличении устойчивости.На чертеже представлена схемастабилизатора постоянного напряжения,Стабилизатор состоит из силовогоблока 1, выполненного на базе инвертора с ключевыми элементами 2 и 3и выходным трансформатором 4, вторичная обмотка 5 которого подключена квыпрямителю с фильтром 6, выходом подключенного к выводам 7 для подсоединения нагрузки. Первичная обмотка 8выходного трансформатора включенамежду выходами 9 и 10 ключевых элементов 2 и 3, а ее средняя точка 11соединена с одним из полюсов 12первичного источника. напряжения, второй полюс 13 которого соединен с входами 14 и 15 ключевых элементов 2и 3. Управляющий блок 16, входящий в45состав стабилизатора напряжения, сос"тоит из задающего генератора 17. выход которого соединен .с входом счетного триггера 18, выходами подключенного к первым входам первого 19 ивторого 20 логических элементов И,выходы которых соединены с управляющими входами 21 и 22 ключевых элементов 2 и 3. Блок 23 регулятора напряжения с вольт-секундным выравниванием, входящий в состав стабилизатора 55постоянного напряжения состоит издвух модуляторов 24 и 25 длительности импульсов и двух делителей напрякое суммирование сигнала ошибки, сигнала, пропорционального вольт-секундной площади напряжения на первичнойобмотке трансформатора 4 за время задержки ключевого элемента 2 (3) безучета прямого падения напряжения нанем, и сигнала, пропорциональноговольт-секундной площади прямого падения напряжения на элементе 2 (3) собратным знаком, 1 ил. жения, каждый из которых состоит из резисторов 26, 27 и 28, 29, точки соединения которых соединены с первыми входами модуляторов 24 и 25 длительности импульсов, Выводы резисторов 26 и 28 соединены между собой и с вы -. ходом усилителя 30 сигнала ошибки, одним из входов подключенного к од-., ному из выводов 7 для подключения нагрузки, а другим входом подключенного к выходу источника 31 опорного напряжения. Вторые входы модуляторов 24,25 длительности импульсов соединены с выходом задающего генератора 17, а их выходы соединены с вторыми входами логических элементов И 20 . и 19 соответственно.Кроме того, стабилизатор постоянного напряжения содержит два логических элемента ИЛИ-НЕ 32 и 33, два логических элемента ИЛИ 34 и 35, четыре аналоговых ключа 36 - 39, четырефильтра 40.-. 43 нижних частот и два инвертирующих усилителя 44, 45. К средним точкам делителей напряжения дополнительно подключено по одному резистору 46 и 47. Выходы 9 и 10 ключевых элементов 2 и 3 соединены с входами аналоговых ключей 38 и 39 и с первыми входами логических элементов ИЛИ-НЕ 32 и 33 соответственно. Вторые входы логических элементов ИЛИ-НЕ 32 и 33, а также первые входы логических элементов ИЛИ 34 и 35 соединены с управляющими входами 21 и 22 ключевых элементов 2 и 3 соответственно, Вторые входы логических элементов ИЛИ 34 и 35 соединены с выходами логических элементов ИЛИ"НЕ 32 и 33 и с управляющими входами аналоговых ключей 36 и 37 соот. ветственно. Входы аналоговых ключей 36 и 37 соединены со средней точкой 11 первичной обмотки 8 выходного1 С; 111а 1)м Тра , 1 ьх 1,с 1,окссхяси ов 111 И 34 и 35 соединены с прямого падения напряжения па нем, исйгнала, пропорционального в 1:-.т-секундной площади прямого пале:янапряжения на ключевом .ипте 2(3)с обратным знаком. Таким о разом,мо;,улятор 24 (25) длит во, ; импульупрсвляюсими входами аналоговых клю. чей 38 и 39 соответственно. Выходы5 аналоговых ключей Зб - 39 соединены с входами фильтров 42 - 41 нижних частот соответственно. Выходы Фильтров 40 и 4 1 нижних частот соединены с входами инвертирующих целителей 44 и 45 соответственно. Выходы фильтров 42 и 43 нижних частот соединены с выводами резисторов 46 и 4 с.оответственна. Выходы инвертирующих делителей 44 и 45 соединены с выводами резисторов 27 и 29 соответственно.Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.При включении стабилизатора .импульсы с удвоенной частотой преобразова ния с задающего генератора 17 поступают на счетный вход триггера 18 и на вторые входы моцуляторов 24 и 25 длительности импульсов. С выходов триггера 18 прямоугольные симметричные 25 импульсь поступают на первые входы элементов И 19, 20, которые управляют ключевыми элементами 2 и 3. Выходное напряжение стабилизатора сравнивается с апорньм с выхода источника 31 опорного напряжения и усиливается усилителем 30 сигнала ошибки. Усиленный сигнал ошибки поступает в точку соединения резисторов 26 и 28. Сигналы с управляющего входа 21(22) и выхода35 9 (10) ключевого элемента 2 (3) подаются на входы элемента ИЛИ-НЕ 32 (33), который формирует сигнал, по длительности равный времени задержки ключевого элемента 2(3). С выхода40 элемента ИЛИ-НЕ 32 (33) этот сигнал поступает на управляющий вход аналогового ключа Зб (37), на вход которого подается напряжение первичного источ ника с полюса 12, На выходе аналогового ключа 36 (37) формируется последовательность импульсов, вольт-секундная площадь кажцого из которых равна вольт-секундной площади, приложенной к палуабмотке первичной обмотки 50 8 трансФорматора 4 за время задержки ключевого элемента 2(3). С выхода аналогового ключа 36 (37) последовательность импульсов подается на вход фильтра 42 (43) нижних частот, в котором происходит выделение постоянной состазлядщей, значение которой пропорционально вольт-секундной гшощади, приложенной к полуобмотке первичной бмоткп Я т 1 .111. атора 4 за время залержк к вэл;.мест 2 (.) . С хоа 1:;в р 42(с 3) нижних частот 3 от сЪссппоо;ется на резистор 46 (47,:. ЭлементИЛИ 34 (З 5), на входы которого па -даются сигнал с управляющсго в.ода21 (22) ключевого элемента 2 (3) исигсал с выхода элемен 1 а ИЛ 1-11:; 32(33), формирует импульсы, раппсепа длительности сумме длительностейуправляюцего импульса и времени =адержки ключевого элеь. в :нта 2 (3).Эти импульсы подаются на управляющий вход аналогового ключа 38 (39,.На выходе аналогового ключа 38 (39)Формируется последовательность импуль -сов, вольт-секунцная площадь кажда -го из которых равна вольт-секунднойплощади прямого падения напряжения наключевом элементе 2 (3) эа все времяего открытого состояния (с учетомвремени задержки). С выхода аналогового ключа 38 (39) последовательностьимпульсов поступает на вход Фильтра40 (41) нижних частот, в которомпроисходит выделение постоянной составляющей, значение которой пропорционально вольт-се кундной площадипрямого падения напряжения на ключевом элементе 2 (3) за все время егооткрытого состояния. С вьсхода филь",ра40 (4 1) нижних частот сигнал подается на ьход инвертирующего усилителя 44 (45). Сигнал, по абсочютнаму зн:- чению пропорциональный вольт-секундной площади прямого падения напряжения на ключевом элементе 2 (3) зз все время его открытого состояния (но знак его изменен па противоположный ), подается на резистор 27 (29).Резисторы 26, 27, 46 (28, 29, 47) подключенные к второму входу модулятора 24 (25) длительности импульсов, совместно с последним образуют сумматор аналоговых сигналов, в котором происходит алгебраиеское суммирование сигнала ошибки, сигнала, пропорционального вольт-секундной;лощади, приложенной к первичной обмотке 8 трансформатора 4 за время задержки ключевого элемента 2 (3, без учетасов Вырабатывает импульсы, длительность которых пропорциональна алгеб-: раической сумме указанных выше сигналов,5Модулятор 24 длительности импульсов через элемент И 20 управляет ключевым элементом 3, а модулятор 25длительности импульсов через элементИ 19 - ключевым элементом 2, в резуль-О ,тате чего происходит вапьт-секундное выравнивание.Возможность осуществления вольт- секундного Выравнивания без наличия замкнутой цепи отрицательной обратной связи позволяет значительно повысить точность выравнивания, не опасаясь возникновения самовозбуждения. Кроме того, осуществление вольт-секундного выравнивания без использова 2 О ния датчика тока, выполненного на основе многообмоточного трансформатора, позволяет Выполнить практически весь стабилизатор, за исключениемвыходного трансформатора, в интег ральном исполнении. Одновременно с этим исключение электромагнитного элемента участвующего в процессе регулирования, в, значительной мере снимает ограничения по увеличению 30 частоты преобразования. Все отмеченное позволяет улучшить качество выходного напряжения, уменьшить массо- объемные показатели и упростить стабилизатор постоянного напряжения. Формула изобретенияСтабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой блок, выполненный на базе инвертора с первым и . вторым ключевыми элем(,нтами и выходным трансформатором, вторичная об - мотка которого подключена к выпрямите" лю с фильтром, выходом подсоединенным к выводам для подкл 1 очения нагруз ки, первичная обмотка выходного трансформатора включена между выходами ключевых элементов, а ее средняя точка, соединена.с одним из полюсов первичного источника напряжения, второй полюс которого соединен с входами ключевых элементов, управляющий блок, состоящий из задающего генератора, Выход которого соединен с входом счетногс триггера, выходами под - ключенного к первым входам первого и второго логических элементов И, выходы которых соединены с управляющими входами соответственно первого и второго КЛЮ 1 Р 13111 К э 11(МГ н 1 О11 ВЧОК ре 1 у 31 ЯТ( -ра напряжения с 11(1.иьт-(1 екунц 1111 М Выравниванием, состоя 1 щш из первого ивторого модуляторов длительности импульсов и первого и второго делителейнапряжения из двух резисторов каждый.средние точки которых соединены с первыми входами соответственно в первои второго модуляторов длительностиимпульсов, а выводы одного из резисто-.ров первого и второго делителей напряжения соединены между собой и с Выходом усилителя сигнала ошибки, одним входом подключенного к одному извыводов для подключения нагрузки, аВторым ВхОдОм к Выходу источникаопорного напряжения, вторые входыпервого и второго модуляторов длительности импульсов соединены с.выходомзадающего генератора, а их выходысоединены с вторыми входами соответственно второго и первого логическихэлементов И, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения качествавыходного напряжения путем увеличенияточности вольт-секундного выравнивания полупериодов при одновременномувеличении устойчивости, в него введены два логических элемента ИЛИ-НЕ,два логических элемента ИЛИ, четыреаналоговых ключа, четыре фильтра нижних частот, два инвертирующих усилителя, а к средним точкам делителейнапряжения подключены дополнительнопо одному резистору, выходы первогои второго ключевых элементов соединены с входами соответственно первогои второго аналоговых ключей и первымивходами соответственно первого и второго логических элементов ИЛИ-НЕ, вторые входы которых, а также первые входы первого и второго логических элементов ИЛИ соединены с управляющимивходами соответственно первого и второго ключевых элементов, вторые входыпервого и второго логических элементов ИЛИ соединены с выхода 1 и соответственно первого и второго логическихэлементов ИЛИ-НЕ и с управляющимивходами соответственно третьего и четвертого аналоговых ключей, в 1 оды которых соединены со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора, выходы первого и второго логических элементов ИЛИ соединены с управляющими входами соответственно первогои второго аналоговых ключей, Выходылепвого, второго, третьего и четверто 9 1610558 10 го аналоговых ключей соединены с вхо- вторых резисторов соответственно дами соответственно первого, второго, первого и второго делителей напряже.ф третьего и четвертого фильтров нижних ния, а выходы третьего и четвертого частот, выходы первого н второго фильтров нижних частот соединены с5фильтров нижних частот соединены с выводами введенных третьих резистовходами соответственно первого и вто- ров соответственно первого и второ- рого инвертируюо 1 их усилителей, вы- го делителей напряжения. ходы которых соединены с выводамиСоставитель И.Войтович Редактор А.Маковская Техред И,яндык Корректор С, Черни Заказ 3743 Тираж 498 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101