Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А 870 РСКОМУ СВИДИИЛЬС 79 У Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительно вт. свил-ву 22) Заявлено 18.05.76 (2) ) 2361469/2 51) М, Кл. Н 02 М 3/335 рисоединением заявки23) Приоритетасударственныи комнтетСовета Министров СССРоо делам нзобретеннйн открытмй(45) Дата опубликования описания 22.06;ков Н. А. Топмириди и 2) Авторы изобретения 1) Заявител Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в качестве вторичного источника электропитания радиоустройств.Известен стабилизированный преобра,зователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий автогенератор на транзисторах, управляющий узел, выпрямитель и фильтр 11,Наиболее близким к предложенномупо технической сущности является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащийавтогенератор, входом соединенный с выводом для подключения к питающему источнику, а выходом через последовательно соединенные диоднь-транзисторныйключ переменного тока, выпрямитель ифильтр - с выводом для подключениянагрузки, и компарагор, входы которогосоединены соответственно с выходами истоника опорного напряжения, формирователя пилообразного напряжения и указанного фильтра 2. Недостатком такого преобразователяявляется отсутствие защиты от перегрузок по тэку, что значительно снижаетего надежность в работе, и наличие бросков напряжения на нагрузке при включении.Целью изобретения является повышение надежности преобразователя и исключение бросков. напряжения на нагруз ке при включении преобразователя.Это достигается тем, что в предложенном стабилизированном преобразователе постоянного напряжения в постоянное, содержащем автогенератор, входом т 5 соединенный с выводом для подключенияк питающему источнику, а выходом через последовательно соединенные диодно-транзисторный ключ переменного тэка выпрямитель и фильтр - с выводом, 20 для подключения нагрузки, и компарагор:входы которого соединены соответст- венно с выходами источника опорного нач ряжения, формирователь пилообразногонапряжения и укаэанного фильтра, выход,компаратора подключен к базе транзис. 4) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННО0 тора указанного диодцо-транзисторного ключа через дополнительно введенные и последовательно соединенные резистор, шуцтированцый диодом, и конденсатор, К выходу компаратора подкпючен входом дополнительно введенный преобразователь цапряжеция во временной интервал, выходом соединенный с базой транзистора днодцо-транзисторного ключа переменного тока.Структурная схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения в постоянное показана ца чертеже.Стабилизированный преобраз ова гель содержит авгогенерагор 1, предназначенный для преобразования постоянного наи ряжения в переменное напряжение прямоугольной формы, диоднъ-транзисторный ключ 2 переменного така, предназначенцый дпя получения из прямоугольного напряжения двухпопярцых импульсов, модулированных по ширине, выпрямитель 3, дроссепь 4, конденсатор 5, служащие дпя получения постоянного напряжения, питающего нагрузку 6, компаратор 7, предназначенный для преобразования нос тоянного напряжения в поспедоватепьность импупьсов, длительность которых обратно пропорциональна величине постоянного напряжения. Преобразователь содержит также формирователь 8 пилообразного напряжения, источник 9 опорного напряжения, преобразователь 10 напряжения во временной интервал, предназначенный для преобразования выходного напряжения компарагора 7 в дпитепь ность импупьса, вспомогатепьный источник напряжения 11, спужаший дпя питания компаратора 7, преобразовагепя 10онапряжения во временной ингервап и источника опорного напряжения 9, диоды 12, 13, резистор 14, конденсатор 15.Сгабипиэированный преобразоватепь работает спедуюшим образом.При включении преобразоватепя автогене.ратор 1 преобразует постоянное напряжение, подаваемое на его вход, в переменное напряжение прямоугопьной. формы периодом Т. Из этого напряжения с помощью формироватепя 8 пипообраэного напряжения каждый попупериод работы автогенератора 1 формируется пило- образцов напряжение периодом - . ЭтоТ напряжение подается на вход 16 компарагора 7 сюда подается также напряжение от источника 9 опорного напряжения. На вход 17 подается напряжение .обратной связи, снимаемое с конденсатора 5. В первый момент времени напряжение на конденсаторе 5 и на входе 17 20 25 30 35 40 45 50 55 компаратора 7 равно цупю, транзистор 18 выходного каскада компаратора 7 открыт, транзистор 19 закрыт, Кондецсагор 15 заряжается от вспомогагепьногоио, гочника напряжения 11 через транзистор 18, резистор 14, переход база-эмиггер гран зистора 20 кпюча переменного тока 2.Постоянная времени заряда конденсатора 15 Г,1 у . Ток заряда конденсатора 15тивпяется базовым током транзистора 20 кпюча переменного тока 2. Транзистор 20 открывается, и прямоугопьное напряжение авгогенератора 1 через ключ перекацного тока 2, выпрямигепь 3, дроссепь 4 поступает на конденсатор 5 р нагрузку 6. Напряжение на конденсаторе 5 нарастает и достигает номинального значения через время Ь.) - . ПоскопькутЛпостоянная времени заряда конденсатора 15 эначитепьно меньше времени установпения номинапьцого значения напряжения на нагрузке 6, то через время=(3-4)С конденсатор 15 попносгью заряжается.Базовый ток транзистора 20 ключа переменного тока 2 становится равным нупю, он закрывается, и передача напряжения автогенера тора на нагрузку прекращается (преобразоватепь еще не работает). Напряжение с выхода компарат.ора 7 подаеься также на вход 21 преобразователя 10 напряжения во временной интервап. Этот преобразовагепь содержит генератор пипообразного напряжения на однопереходном транзисторе 22 и пороговое устройство 23.Одновременно с заряом конденсатора 15 заряжается конденсатор 24 с постоянной времени СМФ., когда напряжение на нем достигает вепичины напряйейия вкпючения транзистора 22 он открывает ся и конденсатор Г 4.разряжается через входную цепь транзистора 22. Иэ пипообразного напряжения, формируемого на конденсаторе 24 с помощью порогового устройства 23, формируется импупьс, дпитепьность которого ; . Этот импупьс поступает яа базу транзистора 20 ключа 2 переменного тока. На время дпитепьности этого импупьса транзистор 20 откры ваегся и напряжение автогенератора и немодупированное, поступает через кпюч переменного тока 2, выпрямигепь 3, дроссепь 4 ца,конденсатор 5 и нагрузку 6. Напряжение на конденсаторе 5, а значит и на входе 17 компаратора 7 нарастает, и когда оно сравнивается с напряжением на входе 16 компаратора 7, транзистор 18 закрывается, а транзистор 19 открывается. Конденсатор 24; быстро разряжаемся через диод 25 и открытый транзистор698 6 5 61619, Преобразоватепь 10 напряжения вовременной интервап прекращает работу ине впияет на работу кпюча 2 переменного тока, Одновременно через диод 12,открытый транзистор 19 диод 13 разряжается конденсатор 15.В установившемся режиме напряжение,поступаюшее на виод 17 компаратора 7,преобраэовываегся в последовательностьимпупьсов периодом , дпительность Т.1которых обратно пропорционапьна величине.напряжения на нагрузке 6. На времяформирования импупьсов транзистор 18компаратора 7 открыт, а транзистор 19закрыт. Во время паузы открываетсяг анзистор 19, а транзистор 18 закрыается. Импупьс с выхода компаратора 7через резистор 14, конденсатор 15 псступает на базу транзистора 20 кпючапеременного тока 2. Во время паузы конденсатор 15 быстро разряжаегся черездиод 12, открытый транзистор 19, диод13. Транзистор 20 кпюча 2 переменноготока в каждый попупериод работы автогенератора 1 открывается на время длитесьности импупьса, поступающего с выходакомпарагора 7, и закрывается на времяпаузыТаким образом, выходное напряжениеключа переменного гока 2 оказываетсямодупированным по ширине. Это напряжение поступает на выпрямигепь 3. На выходе выпрямитепя 3 повучается поснедоватепьн ость импупы:ов напряжения амппитудой Ог длитепьностью 1,и периодомпос горенияИз этих импуцьсов с помошью дроссепя 4 и конденсатора 5 выделяется среднее,значениеО Р=ОФ Кз,егде Кв нэ тц.Ф- коэффициентэапопненияи используется дпя питаниянагруэки 6.При изменении напряжения на нагрузке компаратор 7 изменяет коэффициентзапопнения импупьсов напряжения так,что среднее значение напряжения на нагрузке остается неизменным.Конденсат. 24 преобразоватепя 10напряжения во временной интервап заряжается от хаждого импупьса выходногонапряжения компаратЬра 7 и эа времяпаузы быстро разряжается через диод25 и открытый транзистор 19. В установившемся режиме коэффициент заполнения импупьсов выходного напряжения копарагора 7 изменяется в предепах 0,10,9, конденсатор 24 не успевает зарядиться до напряжения вкпючения однопереходного транзистора 22 н преобразоватепь напряжения во временной интервалне работает,В аварийном режиме при перегрузкахили коротком замыкании увеличиваетсяток, погребпяемый нагрузкой 6 Это приводит к возрастанию падения напряженияна выпрямитепе 3 и активном сопротивпении дросаепя 4. Транзистор 20 кпюча2 переменного тока выходит из насыщения, и падение напряжения на нем такжеувепичивается. В резупьгате уменьшаетсднапряжение на нагрузке 6. Это приведит к увепичению коэффициента запопнения импупьсов выходного напряжениякомпаратора 7.Когда уменьшаюшееся в резупьтатеперегрузки напряжение нна нагрузке 6становится меньше напряжения на входе16 компаратора 7, коэффициент запопнения становится равным единице и компара 2 ф тор 7 оказывается в устойчивом состоянии, когда транзистор 18 открыт, атранзистор 19 закрыт. Напряжение автоь генератора 1 поступает на нагрузку втечение времени 1 =(3-4)Г 5 эа ког 5 горое конденсатор 15 полностьюзаряжается. По окончании заряда конденсатора15 базовый ток транзистора 20 становится равным нупю, он закрывается,и напряжение автогенерагора 1 не поступает на нагрузку 6.Одновременно начинает работать преобразоватепь 10 напряжения во временной интервап. Из пилообразного напряжения, формируемого на конденсаторе 24,с помощью порогового устройства 23формируется импупьс, длитепьностью Ф 1периодом ТЫФ . Этот импупьс цосгуает на базу транзистора 20 кпюча 2переменного тока. Транзистор 20 открывается и немодулированное напряжениеавтогенерагора 1 подается на нагрузкув течение времени 1. Еспи перегрузкаесть, напряжение на конденсаторе 5 достигает вепичины, при которой компара 45гор 7 не изменяет своего состояния.Ю.,Этот процесс повторяется до тех цор,пока существует перегрузка.Таким образом, при перегрузке ипи50коротком замыкании устройство работаетв режиме импупьсной перегрузки, Кактопько перегрузка исчезнет, от очередного импупьса преобразоватепя 10 напряжения во временной интервап гранэис 55 гор 20 кпюча переменного гока открывам- ется. .Напряжение автогенератора 1 поступает на нагрузку. За время Ф напряжение на конденсаторе 5 достигает вепичины, при которой компарагор 7 иэ7 6166 меняет свое состояние. Транзистор 18 закрывается, а транзистор 19 открывается. Конденсатор 15 разряжается через диод 12, открытый транзистор 19 и диод 13. Конденсатор 24 также разряжается через диод 25 и открытый транзистор 19. Преобразоватепь напряжения 5 во временной интервап 10 прекращает работу. Устройство начинает работать в установившемся режиме.Обеспечение защиты от перегрузок и коротких замыканий устраняет неоохо 1- димость разработки специального устройства защиты от. перегрузки. Работа стабипиэированного преобразователя напряжения беэ защиты от перегрузки может привести к выходу из строя как самого преобраэоватепя, так ипервичного источника. Автоматическое вкпючение стабипизированного преобраэоватепя искпючает броски напряжения на: нагрузке. Иокпючение бросков выходного напряжения расширяет область применения стабипиэированного преобразоватепя напряжении, так как многие устройства не допускают бросков питающего напряжения.25 ф ормупа из обретения 1. Стабипизированный преобраэоватепЬпостоянного напряжения в постоянное,содержащий автогенератор, входом сое 98 8диненныйс выводом для подкпючения кпитающему источнику, а выходом черезпоспедоватепьно соединенные ди одно-транзисторный ключ переменного тока, выпрямитепь и фипьтр - с выводом дня подключения нагрузки, и компаратор, входыкоторого соединены соответственно с выходами источника опорного напряжения,формироватепя пипообраэного напряженияи указанного фипьтра, о т п и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения егонадежности, выход компаратора подккючен к базе транзистора указанного диодно транзисторного ключа через допопнитепьно введенные и поспедоватепьно соединенные резистор, шунтированный диодом, и конденсатор.2Преобразоватепь по п.1, о т и ич а ю щ и й с я тем, что, с цепью искпючения бросков напряжения на нагрузкепри вкпючении, к выходу компаратораподкпннен входом дополнительно введенный преобразоватепь напряжения во временной интервал, выходом соединенныйс базой транзистора диодно-транзисторно;го кпюча переменного тока.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Патент фРГ % 1230119,кп. 42 1 1/56, 1967,2. Авторское свидетельство СССРМо 419873, кц. 6 05 Р 1/56, 1972.Составитепь Л. Мордвинкинадактор Е. Кравц ова Техред З тукикКорректор Д, Мепьниченко Фипиап ППГ 1 Патент, г. Ужгород, уп. Проектна 4077/49 ОНИИПИ по 113035, Тираж 892осуларственного комите пан изобретений и откр Москва, Ж-З 5, Раушска П одписк оета Совета Министров СССытийя наб., д. 4/5