Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

О П И С А Н И Е цц 656162ИЗОБРЕТЕН ИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Сааетсеа Соцмалистнцескик Реслублнк) Приоритет Опубликовано 05.04.79.Бюллетень Хф 1 асударствеинвб иемнтет СССР па делам изобретений и еткрмтий(5 З) УД 1( 821.31 В.722. 1 (088.8) Дата опубликовани писания 09.04.79 72) Авторы изобретения. Толмириди, М, А. Ягупов и Н, Е. Комрак 1) Заявител 54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ зобретение от ится к обл жет быть использоричного источника электротехники и вано в качестве впитания.Известны стаб зированные преобра- И зователи напряжени Наиболее близким из них к изобретению является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий силовой выпрямитель с фильтром, подключенный к вььходу усилителя мощности, выполненного по двухтактной трансформаторной схеме на транзисторах, база каждого из которых соединена через резисторы с выводами обмотки управления и через диодыс выводами запирающей обмотки, и широтно-импульсный модулятор, первый вход которого через цепь обратной связи соединен с выходом, а второй вход через формирователь пцлообразцого напряжения подключен к выходу задающего генератора 2. Такой преобразователь имеет недостатки, приводящие к увеличению мощности, затрачиваемой для управления транзисторами усилителя мощности, чтоуменьшает КГЩ всего устройства.Келью изобретения является увеличение КПД стабилизированного преобразователя.Указанная цель достигается тем, чтов стабилизированный преобразователь дополнительно введены два предварительныхусилителя, выполненных на транзисторахпо двухтактной схеме с выходными трансформаторами, на которых размещены,соответственно, обмотка управления изапирающая обмотка, два селектора импульсов, содержащие по две с.хемы И,два делителя частоты и два инвертора,при этом выходы схем И первого и второго селекторов импульсов подключены 20к базам транзисторов соответствующкхпредварительных усилителей, выход задак- щего генератора соединен со входомвторого делителя частоты непосредственно, а со входом первого делителя частоты - через первый инвертор, выход широтно-импульсного модулятора подключен к первым входам схем И первого селектора импульсов непосредственно, а к пер вым входам схем И второго селектора импульсов - через второй инвертор, вторые входы схем И первого и второго селекторов импульсов подключены к выходам соответствующих делителей частоты, а цепи питания предварительных усилителей соединены с выходом введенного вспомогательного стабилизатора напряжения.На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства;; на фиг. 2 а, б - временные диаграммы работы устройства соответственно при меньшем и большем значениях выходного напряжения.Стабилизированный преобразователь содержит силовой выпрямитель 1 и фильтр 2, подключенный к выходу усилителя мощности, выполненного по двухтактной трансформаторной схеме на транзисторах 3, 4, база каждого из которых соединена через резисторы 5, 6 с выходами обмотки 7, 8 управления и через диоды 9, 10 с выходами запирающей обмотки 11, 12, широтно-импульсный модулятор 13, первый вход которого через цепь обратной связи 14 соединен с выходом устройства, а второй вход. через формирователь пилообразного напряжения 15 подключен к выходу задающего гейератора 16, первый и второй предварительные усилители, выполненные на транзисторах 17, 18 и 19, 20 по двухтактной схеме с выходными транс форматорами 21, 22,на которых размещены, соответственно обмотки управления 7, 8 и запирающая обмотка 11, 12, два селектора импульсов, содержащие по две 23, 24 и 25, 26 схемы И, выходы которых соединены соответственно с базами транзисторов 17, 18 и 19, 20 предварительных усилителей, два делителя частоты 27, 28, два инвертора 29, 30 и вспомогатвльный стабилизатор напряжения 31.При подаче входного питающего напряжения эадаюший генератор 16 на-, чинает вырабатывать последовательность прямоугольных импульсов ( 01 на фиг. 2) Эта последовательность инвертируется с помощью инвертора 29 и поступает на вход первого делителя частоты 27. С выходов делителя частоты 27 снимаютсяЗф 27, то на выходе каждой из схем И23, 24 импульс, равный по длительнооти импульсу с выхода широтно-импульсного модулятора 13, будет появлятьсяраэ за период частоты работы делителя 4 а частоты 27. Таким образом, на выходекаждой схемы И 23, 24 выделяютсяпоследовательности импульсов, сдвинутых по фазе на полпериода частоты работы делителя частоты 27 с длительфф ностью, равной длительности выходныхимпульсов широтно-импульсного модулятора 13 и частотой, равной частоте работы делителя 27 ) и О,на фиг. 2).С выходов схем И 23, 24 импульсыпоступают на базы транзисторов 17,18 первого предварительного усилителя,поочередно открывая их на время, определяемое длительностью импульса с выхода широтно-импульсного модулятора ф 13, На обмотках трансформатора 21 будет формироваться двухполярное прямоугопьное напряжение с паузой "на нуле( О на фиг. 2), Снимаемое со вто 3 10 3 26 И 30 прямая и инверсная последовательностьпрямоугольных импульсов с частотойв два раза меньшей частоты работызадающего генератора 16 (О 7 на фиг,2).Из прямоугольного напряжения, генерируемого задающим генератором 16 спомощью формирователя пилообразногонапряжения 15, получают симметричноепилообразное напряжение ( О на фиг, 2)с частотой, равной частоте работы задающего генератора 16. Это напряжениепоступает на вход широтно-импульсногомодулятора 13. Широтно-импульсныймодулятор 13 преобразовывает постоянное выходное напряжение, поступающеена другой вход по цепи обратной связи14, в импульсы, длительность которыхобратно пропорциональна величине выходного напряжения, а частота равна частоте работы задающего генератора 16( на фиг. 2). С выхода широтно-импульсного модулятора 13 напряжениеподается на первые входы схем И 23,24 первого селектора импульсов, Навторые входы схем И 23, 24 подаетсянапряжение с выходов первого делителячастоты 27, Импульс с выхода широтноимпульсного модулятора 13 проходитна выход той схемы И, на втором входе которой присутствует импульс с выхода делителя частоты 27. Так как частота работы широтно-импульсного модулятора 13 в два раза больше частотывыходных импульсов делителя частотыричной обмотки управления 7, 8 напряжение используется для отпирания транзисторов 3, 4 усилителя мощности.Изменение выходного напряжения, подаваемое по цепи обратной связи 14, 3 отрабатывается широтно-импульсным модулятором 13, который изменяет длитель ность формируемого импульса так, чтобы среднее значение выходного напряжения оставалось постоянным. Аналогично пер 0 вому работает второй селектор импульсов, содержащий две схемы И 25, 26.Здесь происходит сложение импульсов, поступающих с выхода широтно-импуль- сного модулятора 13 через инвертор 30 1 з (Озо на фиг. 2) с прямой и инверсной последовательностью импульсов, поступаюших с выходов второго делителя частоты 28.Запуск второго делителя частоты 28 ф осуществляется импульсами напряжения, поступающего непосредственно с выходазадающего генератора 16. В связи с тем, что запуск делителей частоты 27, 28 осуществляется одноименными фронтами, а между выходом задающего генератора 16 и входом первого делителя частоты 27 включен инвертор 29, то последовательность импульсов с выходов второго делителя частоты 28 будет сдвинута по фазе относительно импульсов с выходов делителя частоты 27 на пол периода частоты работы задающего генератора 16 (О на фиг. 2). Этим достигается то, что задний фронт импульсов с выходов схем И 23, 24 и передний фронт импульсов с выходов схем И 25, 26 формируются одновременно (Цй, 0 на фиг. 2) Импульсы с выходов схем И 25, 26 поступают40 на базы транзисторов 19, 20, открывая ах на время длительности импульса.На обмотках трансформатора 22 также будет формироваться двухполярное прямоугольное напряжение с паузой на нуО43 ле ( О на фиг. 2) инверсное по сравнению с напряженнем на обмотках траноформатора 21. Снимаемое со вторичных полуобмоток 11, 12 трансформатора 22 напряжение через диоды 9, 10 поступает на базы транзисторов 3, 4 и используется для их формированного запирания.Так как на входы схем И 25, 26 напряжение с выхода широтно-импульсного модулятора 13 поступает через инвертор 30, то при увеличении входного напряжения длительность импульсов напряжения на обмотках трансформатора 21 будет уменьшаться, а на обмотках трансформатора 22 будет увеличиваться. Благодаря этому в устройстве осуществляется одновременная модуляция отпираю- щего и запирающего напряжения. Это приводит к тому, что в момент формирования запирающего напряжения транзисторы 17, 18 закрьггы, и напряжение на управляющих полуебмотках 7, 8 равно нулю. Благодаря этому исключаются потери мощности, связанные с одновременной работой двух последовательно включенных ЭДС, наводимых на вторичных обмотках трансформаторов 21, 22 на сопротивлении 5 и 6 в цепи базы транзисторов 3, 4 усилителя мощности, и через сопротивление 5 или 6 протекает незначительный ток, равный току, холостого хода одной из полуобмоток 7, 8 трансформатора 21. Кроме того, уменьшаются потери мощности, затрачиваемой на компенсацию встречных токов. Отсутствие ключа широтно-им пульсного модулятора, включенного между средней точкой запрещающей обмотки и общей точкой эмиттеров транзисторов усилителя мощности, позволяет при том же коммутируемом токе снизить напряжение на запирающей обмотке, что приводит к соответствующему уменьшению затрачиваемой мощности.Питание предварительных усилителей от вспомогательного стабилизатора на пряжения приводит к тому, что при увеличении входного напряжения мошность, затрачиваемая на управление транзисторами усилителя мощности, не увеличивается, так как амплитуда импульсов напряжения на управляющей и запирающей обмотках не возрастает, а длительность импульса тока базы уменьшается, что приводит к уменьшению среднего тока, потребляемого от вспомогательного стабилизатора напряжения.Мощность при подаче запрещающего напряжения затрачивается только на время рассасывания избыточных носителей в базе, которое составляет незначительную часть периода.Все эти преимушества ведут к умень шению мощности, затрачиваемой на управление транзисторами усилителя мощности, а следовательно, к увеличению КПД всего устройства, что выгодно отличает предлагаемый преобразователь от прототипа.6561Формула изобретения Стабилизированный преобразователь постоянного на 11 ряжеия В постоянное содержащий силовой выпрямитель с фильтром, подключенный к выходу усилителя мощности выполненного пэ дв х -тактной трансформаторной схеме на транзисторах, база каждого из которых соединена через резисторы с выводами обмотки управления и через диоды - с выводами запираютпей обмотки, и широтно-. импульсный мэдулятор, первый вход которого через цепь обратной связи соединен с выходом, а второй вход через формирователь пилообразного напряжения подключен к выходу задмэщего генератора,этличаю 1 цийся тем, что, с целью повышения КПД, дэнолнительнэ введены два предварительных усилителя, выполненных на транзисторах пэ двухтактной схеме с выходными трансформатэрами, на кэторых размещ ны соответственно обмэтка управления и запирающая обмотка, два селектора импульсов, содержащие по две схемы И, два делителя частоты и два инвертора,62 8прй этом выходы схем И первого и вторэгэ селекторов импульсов подключены к базам транзисторов соответствующих предварительных усилителей, выход задаюшего генератора соединен сэ входом второго делителя частоты непосредственно, а со входом первого делителя частоты - через первый инвертор, выход широтно-импульсного модулятора подключен к первым входам схем И первого селектора импульсов непэсредственно, а к первым входам схем И второго селектора импульсов - через второй инвертор, вторые,входы схем И первого и второго селекторов импульсов подключены к выходам соответствующих делителей частэты, а цепи питания предварительных усилителей соединены с выходом введенного вспомогательного стабилизатора напряжения. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР656162вза22Фиг. 2Составитель В. КругловаРедактор В. Фельдман Техред . Э. Чужик Корректор Д, МельниченкоЗаказ 1543/45Тираж 856 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул. Проектная, 4