Стабилизированный преобразователь напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСРЕСПУБЛИК 5 605 Р 1/5 СУДАРСТВЕННЫЙ КОО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О И ГКНТ СССР ТЕТРЫТИ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Я при разработке источников вторичного электропитания с бестрансформаторным входом для радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение надежности, качества стабилизации и уменьшение массы. Цель достигается тем, что в преобразователь введен программируемый блок 13, выполненный так, что обеспечиваются три режима работы: первый режим - пуск, обеспечивается с помощью узла 11 ограничения заряда; второй режим- стабилизация выходного напряжения путем формирования широтно-импульсных сигналов управления; третий режим - обеспечение работы при перегрузках и коротком замыкании, 4 ил. ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Источники электропитания РЭА. Справочник. Под ред, Найвельта С. М.: Радио и связь, 1986, с. 415 - 439.Авторское свидетельство СССР йт 1171925, кл, Н 02 Н 3/337, 1985, (54) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано Й 2 1614007 А 15 10 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания с бестрансформаторным входом для радиоэлектронной аппаратуры.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, повы шение надежности, качества стабилизациии уменьшение массы.На фиг.1 представлена функциональная , схема преобразователя; на фиг.2 - пример выполнения принципиальной электрической схемы импульсного усилителя мощности; на фиг.З - функциональная схема программируемого блока; на фиг.4 - диаг рамма напряжений в характерных точкахсхемы.; счетный триггер 2, выходы которого подключены к первым входам двух логических элементов ЗИ 3, 4, выходами соединенных с управляющими входами импульсного усилителя 5 мощности, при этом выходы последнего подключены к управляющим входам силовой части б преобразователя напряжения, включающей в себя выпрямитель 7, фильтр 8, конвертор 9, выходной . фильтр 10, узел 11 ограничения заряда ивспомогательный блок 12 питания, подключенный к входу силовой части 6 преобразователя напряжения, программирующий блок 13 управления режимами работы, входы которого подключены к выходам конвертора 9, выходного фильтра 10 и генератора 1 тактовых импульсов, а выходы - к входам двух логических элементов ЗИ 3, 4 и к узлу 11 ограничения заряда.Усилитель 5 (фиг,2) состоит из транзисторов, выполняющих функции ключей и включенных в полуобмотки первичной обмотки трансформатора, состоящего из первичной обмотки со средней точкой и четырех вторичных обмоток,Программирующий блок 13 управления режимами работы (фиг.З) состоитиз модулятора 14 длительности импульсов, входы которого подключены к выходам интегратора 15 импульсов и логического элемента 2 И 16,а выход - к входу логических элементов ЗИ 3, 4 (фиг,1); блока 17 измерительных элементов, состоящего из трех чувствительных элементов 18 - 20 и источника 21 опорного напряжения, входы которых подключены к выходам конвертора 9 и фильтра 10 нагрузки (фиг.1), выходы чувствительных элементов 18 - . 20 подключены к входам блока 2 пороговых элементов, состоящего из трех пороговых элементов 23 - 25, а выходы чувствительного элемента 20 и источника 21 опорного напряжения подключены к входам логического элемента 2 И 16; логического элемента 2 ИЛИ - НЕ 26, входы которого подключены к выходам пороговых элементов 24 и 25, а выход - к входам двух логических элементов ЗИ 3, 4 (фиг.1); времязадающего элемента 27, вход которого подключен к выходу порогового элемента 23, а выход - к входу узла 11 ограничения заряда (фиг,1);На фиг,4 представлены следующие диаграммы напряжений: 28 - напряжение на выходе генератора 1 тактовых импульсов, 29 - напряжение на выходе интегратора 15 импульсов, 30 - напряжение на выходе 0 счетного триггера 2, 31 - напряжение на выходе 0 счетного триггера 2, 32 - напряжение на выходе фильтра 10 нагрузки, 33 - напряжение на выходе логического элемента 16, 34 - напряжение на выходе модулятора 14 длительности импульсов, 35 - напряжение на выходе логического элемента 2 ИЛИ - НЕ 26, 36 - напряжение на выходе логического элемента ЗИ 3, 37 - напряжение на выходе логического элемента ЗИ 4, 38 - напряжение на выходе усилителя мощности конвертора 9Преобразователь напряжения работает следующим образом.Характерными для данного преобразователя напряжения являются следующие режимы; пуск, поддержание качественной стабилизации выходного напряжения при изменении нагрузки в пределах допустимого значения и защита от аварийных состояний, когда выходные параметры преобразователя выходят за допустимые значения.В режиме пуска на время т 1 = 1 зад (фиг.4) на входе силовой части 6 преобразователя напряжения включается узел 11 ограничения заряда, ограничивающий входное напряжение до безопасной величины токов заряда конденсаторов фильтра преобразователя напряжения и, соответственно, напряжения на выходе (особенно для потребителей с емкостной пусковой характеристикой, например галогенные лампы накаливания) на время, которое определяется времязадающим элементом 27 и пороговым элементом 23, Сигнал на вход порогового элемента 23 поступает от чувствительного элемента 18, который реагируетна напряжение с выхода усилителя мощности конвертора 9. По истечении времени 11= тощ, по сигналу от времязадающего элемента 27 ограничивающий элемент в узле 11 ограничения заряда шунтируется и полное напряжение сети Ос подключается к входу силовой части б преобразователя напряжения; следовательно, на нагрузке будет номинэльное напряжение Он. За зто время употребителя закончится переходный процесс запуска (близкий к режиму короткогозамыкания) при пониженном напряжении иначнется нормальный режим работы при 5полном напряжении.Во втором режиме - стабилизация выходного напряжения при увеличении(12- тз)и уменьшении (1 з - т 1) нагрузки (фиг.4, диаграмма 32) - работает канал стабилизации 10выходного напряжения зэ счет модуляциидлительности управляющих импульсов, подаваемых на вход транзисторов усилителямоьцности конвертора 9, тем самым изменяется соотношение между открытым и эакрытым состояниями транзисторов,1 енератор 1 тактовых импульсов вырабатывает импульсы с частотой 1, (фиг.4, диаграмма 28). Сигналы с выхода генератора 1тактовых импульсов поступают на входсчетного триггера 2 и интегратора 15 импульсов,Счетный триггер 2 преобразует частоту выходного сигнала и нэ его выходе получаютсядвэ сигнала -. прямой О и инверсный 0 (фиг,4,диаг рэммы 30, 31) с частотой, равной половине частоты генератора 1 тактовых импульсов1/2, и сдвинутых по фазе на угол т Обаэтих сигнала поступают на первые входы двухлогических элементов ЗИ 3, 4, На вторые входы логических элементов ЗИ 3, 4 поступают 30сигналы с модулятора 14 длительности импульсов (фиг.4, диаграмма 34), а на их третьивходы - сигнал от логического элемента2 ИЛИ- НЕ 26(фиг.4, диаграмма 35), определяющий нормальный (на выходе - "1") или аварийный (на выходе "0") режим,На входы модулятора 14 длительнос;л им-.пульсов поступают сигналы с выходов интегратора 15 (фиг,4, диаграмма 29) и логическогоэлемента 2 И 16 (фиг.4, диаграмма 33). На выходе модулятора 14 (фиг.4, диаграмма 34) формируется прямоугольный импульс,длелнось котороо определяется величиной амплитуды сигнала выхода логическогоэлемента 2 И 16. а частота - выходным сигналом интегратора 15. сигнал нэ выходе логического элемента 2 И 16 формируется за счетналичия на его входе сигналов от третьего чувствительного элемента 20 и источника 21 опорного напряжения. 50Если на выходе силовой части 6 преобразователя напряжения имеет место номинальное напряжение (фиг,4, диаграмма 32,участок 11 - т 2), на входы третьего чувствительного элемента 20 и источника 21 опорного напряжения поступает соответствующийсигнал, происходит масштабное преобразование и согласование еыходных сигналов указанных элементов с входами логическогоэлемента 2 И 16, на выходе которого образуется сигнал (фиг.4, диаграмма 33, участок 1 - 12). Сигнал с выхода логического элемента 2 И 16 поступает на вход модулятора 14 и формирует на его выходе импульс, длительность которого будет соответствовать коэффициенту заполнения, равному К 3 = 0,5.На входы логических элементов ЗИ 3, 4 поступают три сигнала с выхода следующих элементов: счетного триггера 2 (фиг.4, диаграммы 30, 31), логического элемента 2 ИЛИ-НЕ 26 (фиг,4, диаграмма 35) и модулятора 14(фиг.4, диаграмма 34). В результате этого на выходе двух логических элементов ЗИ 3, 4 образуются сигналы (фиг.4, диаграммы 36, 37), которые являются управляющими воздействиями для импульсного усилителя 5 мощности. Вторичные обмотки трансформатора импульсного усилителя 5 мощности (фиг.2) являются источниками управляющих воздействий, поступающих на входы транзисторов мостового усилителя мощности (инвертора) конвертора 9. Форма напряжения на выходе мостового усилителя мощности конвертора 9 показана на фиг,4 (диаграмма 38).При увеличении нагрузки или уменьшении напряжения на нагрузке (фиг.4, диаграмма 32, 12 - 1 з) длительность импульсов модулятора 14 (фиг.4, диаграмма 34) увеличивается, а следовательно, длительность управляющих импульсов (фиг.4, диаграммы 36, 37) усилителя 5 увеличивается и эффективное значение напряжения мостового усилителя мощности конвертора 9 возрастает (фиг.4, диаграмма 38).В случае. если нагрузка преобразователя уменьшится (напряжение на нагрузке увеличится) - фиг.4, диаграмма 32, з - М - , то длительность импульсов модулятора 14 уменьшится (фиг.4, диаграмма 34), а следовательно, напряжение конвертора 9 уменьшится,Таким образом будет осуществляться стабилизация выходного напряжения преобразователя при изменении выходных параметров в пределах допустимых значений, Точность стабилизации напряжения зависит от величины частоты 10 генератора 1 тактовых импульсов и стабильности работы таких элементов, как интегратор 15, логический элемент 2 И 16, чувствительный элемент 20 и источник 21 опорного напряжения,Третий режим программирующего блока управления режимами работы состоит в обеспечении надежной работы преобразователя при возникновении следующих аварийных ситуаций: перегрузка, короткое замыкание, увеличение (уменьшение) выходного напряжения за пределы допустимого значения (фиг,4, диаграмма 32). При возникновении аварийных ситуаций срэба1614007 ать ОТЗ тывают чувствительные элементы 19, 20, соответствующий пороговый элемент 24 или 25 (по току или напряжению), на выходе логического элемента 2 ИЛИ-НЕ ",б появится логический "0", что приведет к запиранию логических элементов ЗИ 3 и 4, Транзисторы Т 1 и Т 2 (фиг.2) усилителя 5 мощности будут также закрыты, что обеспе; чивает запирание транзисторов усилителямощности конвертора 9, Напряжение на выходе преобразователя будет равно нулю, Если аварийная ситуация самоустраняемая,то через определенное время преобразователь выйдет на режим.Формула изобретения Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий генератор такто вых импульсов; счетный триггер и преобразователь, включающий в себя последовательно ; соединенные выпрямитель с фильтром, кон, вертор и выходной фильтр, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения надежности, качества стабилизации и уменьшения массы, в него введены два логических элемента ЗИ, импульсный усилитель мощности с четырьмя выходами, вспомогательный блок питания, узел ограничения заряда и программирующий блок, причем входы импульсного усилителя мощности соединены с выходами соответствующих элементов ЗИ, а выходы подключены к входам конвертора, узел ограничения заряда входом подключен к входным выводам, а выходом - к входам выпрямителя преобразователя и входу вспомогательного блока пиания, выход которого соединен с цепями питания импульсного усилителя мощности, счетного 5 триггера, генератора тактовых импульсов, элементов ЗИ и программирующего блока, при этом последний состоит из блока измерительных элементов, блока пороговых элементов, времязадающего элемента, 10 элемента 2 ИЛИ-НЕ, интегратора, модулятора и элемента 2 И, входы блока измерительных элементов являются входами программирующего блока и подключены к выходам конвертора и выходного фильтра преобра зователя, измерительные выходы блока измерительных элементов соединены с входами блока пороговых элементов, соответствующие выходы которого подключены к входу времязадающего элемента, к первому и второму 20 входам элемента 2 ИЛИ-НЕ, один из измерительных выходов и выход опорного напряжения блока измерительных элементов подключены соответственно к первому и второму входам элемента 2 И. выход которо го соединен с первым входом модулятора, второй вход которого через интегратор подключен к выходу генератора тактовых импульсов, куда также подключен вход счетного триггера, прямой и инвертирую- ЗО щий выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов ЗИ, вторые входы которых соединены с выходом модулятора, а третьи входы - с выходом элемента 2 ИЛИ-НЕ,Корректор Т,Пали венно;издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 рои Заказ 3893 Тираж 653 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР. 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5