Стабилизированный конвертор

Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет Н М 3/335Р 1/56 осу рственный комитСССРлам изобретенийи открытий публиковано 300(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТОР преобразобыть испольичных источконв заци узке ения усилитеатор треа инверти" а резистив подключен Вспомооторого орматора . ора с двупричем ен к входИзобретение относится квательной технике и можетзовано при разработке вторников питания.Известны стабилизированные ер торы, используемые для стабили и постоянного напряж на нагр 1 и 21.Наиболее блиэким к предлагаемому по технической сущности является ста билизированный конвертор, содержащий входной фильтр, транзисторный инвертор, силовой трансформатор, выходной выпрямитель с выходным фильтром и узел управления, включающий в себя широтно-импульсный модулятор с выходным управляющим трансформатором, компаратор широтно-импульсной модуляции, на неинвертирующий вход которого подключены выходля обратной: связи и генеругольного напряжения, а нрующий вход " средняя точкного делителя напряжения,ного к выходу выпрямителягательного питания, вход кподключен к обмотке трансфразвязки задающего генератмя выходными тРанзисторамизадающий генератор подключ ному фильтру через вспомогательный стабилизатор (3 .Недостатками известного устройства являются сравнительно громоздкие габариты фильтра на большой частоте преобразования и низкое качество стабилизации выходного напряжения при быстром изменении входного.Цель изобретения - повышение качества стабилизации выходного напряжения и улучшение весогабаритных характеристик .и частотных свойств конвертора.Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный конвертор, содержащий входной фильтр, подключенный ко- входу инвертора с выходным силовым трансформатором, выходной выпрямитель с фильтром и узел управления, включающий в себя широтно- импульсный модулятор с выходным управляющим трансформатором, выходная обмотка которого подключена к инвертору, компаратор, выход которого подключен к модулятору, его неинвертирующий вход к выходам усилителя обратной связи и генератора треугольного напряжения, а инвертирующий вход - к средней точке резистивного делителя напряжения, подключенного кчающий в себя широтно-импульсныймодулятор б с выходным управляющимтрансформатором 7, выходная обмотка которого подключена к инвертору,компаратор 8, выход которого подключен к модулятору, неинввртирующийвход - к выходу усилителя 9 обратной связи % генератора 10 трвуголь 60 входным выводам модулятора и к выходу выпрямителя вспомогательного питания, выполненного по двухполупериодной схеме со средней точкой выходной обмотки трансформатора развязки задающего генератора, первичная обмотка которого выполнена с отводом от средней точки и подключена крайними выводами к коллекторам двух выходных транзисторов, причем задающий генератор подключен к входному фильтру через вспомогательный стабилизатор, введен смесительный трансформатор, крайние выводы первичной обмотки которого через дополнительно введенные диоды подключены к коллекторам упомянутых выходных тран зисторов задающего генератора, ев средний вывод подключен ко входу , упомянутого вспомогательного стабилизатора, а выходная обмотка подключена ко входу вновь введенного детек тирующего выпрямителя, выход которого подключен параллельно выходу выпрямителя вспомогательного питания через дополнительно введенный резистивный делитель подгрузки, средняя точка которого через вновь введенный конденсатор подключена к инввртирующему входу упомянутого компаратора.Кроме того, генератор треугольного напряжения узла управления. выполнен на двух интегрирующих РС-цепочках, резистивный вход которых подключен к крайним выводам выходной обмотки упомянутого трансформатора развязки задающего генератора,35 их средние точки через встречно включенные диоды подключены к выходному резистору, при этом точка соединения последних образует выходной вывод генератора, а конденсаторные входы 40 цепочек соединены с другим выводом выходного резистора и общей точкой соединения диодов упомянутого выпрямителя вспомогательного питания, причем выходной вывод генератора подключен к выходу усилителя обратной связи через дополнительный конденсаторсвязи.На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вариант исполнения схемы генератора треугольного напряжения.Стабилизированный конвертор содвржит входной выпрямитель 1, подключенный ко входу инвертора 2 с выходным трансформатором 3 и выходным выпрямителем 4, узел 5 управления, вклюного напряжения, а инвертирующий вход подключен к средней точке делителя напряжения на резисторах 11 и 12, подключенного к выходу выпрямителя 13 вспомогательного питания, выполненного по двухполупвриодной схеме на.диодах 14 и 15, подключенных к крайним выводам вторичной обмотки 16 трансформатора 17 развязки задающего генератора 18, при этом 1 средний вывод этой обмотки образует один выходной вывод выпрямителя, а точки соединения диодов - другой выходной выход.Вадающий генератор 18 выполнен на двух выходных Транзисторах 19 и 20, коллекторы которых подключены к крайним выводам первичной обмотки 21 трансформатора 17 задающего генератора, при этом последний подключен к входному фильтру через вспомогатель. ный стабилизатор 22, смесительный трансформатор 23, крайние выводы первичной обмотки 24 которого через диоды 25 и 26 подключены к коллекторам выходных транзисторов задающего генератора. Выходная обмотка 27 указанного смесительного трансформатора подключена ко входу детектирующего выпрямителя 2 8, выход которого подключен параллельно выходу выпрямителя 13 вспомогательного питания через делитель подгрузки на резисторах 29 и 30, средняя точка последнего через конденсатор 31 подключена к инвертирующему входу компаратора 8.Генератор треугольного напряжения выполнен на двух интегрирующих РС-цепочках на резисторах 32 и 33 и кондвн. саторах 34 и 35, средние точки этих цепочек через встречно включенные диоды 36 и 37 подключены к выходному резистору 38, при этом точка соединения последних образует выходной вывод 39 генератора треугольного напряжения, который через конденсатор 40 подключен к выходу усилителя 9 обратной связи, при этом резистивные входы РС-цепочек подключены к крайним выводам вторичной обмотки 16 трансформатора 17 развязки задающего генератора 18, а конденсаторные входы РС - цепочек соединены с точ" кой соединения диодов 14 и 15 выпрямителяф 13 вспомогательного питания, а средний вывод первичной обмотки 21 трансформатора 17 развязки задающего генератора 18 подключен ко входу вспомогательного стабилизатора 22.Стабилизированный конвертор работает следующим образом.При подаче входного напряжения питания начинает работать задающий генератор 18, через выходные транзисторы 19 и 20 которого выходное напряжение вспомогательного стабилизатора 22 прикладывается к одной из полуобвходного напряжения передаются через разделительный конденсатор 31 наинвертирующий вход компаратора 8широтно-импульсной модуляции с резистивным делителем 11 и 12 входного напряжения питания узла 5 управления. В результате компаратор 8широтно-импульсной модуляции сравнивает напряжение сигналов быстроизменяющихся скачков входного напряжения и напряжения резистивного делителя 11 и 12 узла управления наинвертирующем входе с усиленнымнапряжением рассогласования усилителя 9 обратной связи и сигналомгенератора 10 треугольного напряжения на неинвертирующем входе, атакже управляет широтно-импульсныммодулятором б с выходным управляющим трансформатором 7 таким образом,что транзисторный инвертор 2 отрабатывает быстроизменяющиеся скачкивходного напряжения. При этом, првобразуй электрическую энергию входного напряжения на большой частотепреобразования через силовой транс"форматор 3 и выходной выпрямитель 4с фильтром в электрическую энергиювыходного напряжения, стабилизированный преобразователь значительноулучшает тем саьым ее электрическивпараметры. В частности значительноуменьшаются амплитуды откликов ввыходном напряжении на быстроизмвняющиеся скачки входного напряжения иуменьшаются номиналы индуктивностейдросселей и емкостей конденсатороввходного 1 и выходного 4 фильтроввследствие повышения быстродействияузла 5 управления и переложения сглаживанщих функций фильтров на стабилизированный конвертор.Применение изобретения позволяетзначительно уменьшить по сравнвниюс известными решениями амплитуды откликов в выходном напряжении на быст"роизменяющиеся скачки входного напряжения, поднять частоту преобразования, уменьшить объем и вес входных и выходных фильтров,Формула изобретения моток первичной обмотки 21 трансформатора 17 развязки, а.на его выходной обмотке 1 б появляется напряжениепрямоугольной формй, которое используется после выпрямления диодами 14и 15 выпрямителя 13 вспомогательногопитания для питания узла широтно-импульсного модулятора б с выходнымтрансформатором 7, компаратора 8 иусилителя 9 обратной связи. Одновременно генератор двойной частоты,выполненный на двух интегрирующихКС-цепочках 32, 34 и 33, 35 выраба,тывает на общем выходном выводе 39сигнал треугольной форма, которыйчерез конденсатор 40 связи подается на неинвертирующий вход компаратора 8, на который подается сигналс усилителя 9 обратной связи. Наинвертирующий вход компаратора подается напряжение с резистивного делителя напряжения 11 и 12. На входном 20трансформаторе 7 широтно-импульсногомодулятора б вырабатываются управляющие импульсы меандр с регулируемой паузой), которые управляют работойтранзисторного инвертора 2 таким 25образом, что каждому изменению входного напряжения соответствует своядлительность управляющих импульсов.,что и обеспечивает стабилизацию выпрямленного напряжения на выходных.выводах устройства. При этом генератор двойной частоты напряжениятреугольной формы обеспечивает короткие длительности фронтов, управляющих импульсов, что в свою очередь, обеспечивает работу устройства35.на повышенных частотах.При появлении во входном напряжении быстроизменяющихся скачков напряжения любой формы смесительныйтрансформатор 23 смешивает сигнал "0быстроизменяющихся скачков входногонапряжения с напряжением несущей частоты преобразования прямоугольнойФормы, подаваемым с коллекторов выходных транзисторов 19 и 20 задающвго 45генератора 18 через диоды 25 и 26соответственно на крайние выводыпервичной обмотки 24 этого трансформатора. На вторичной обмотке 27 смвсительного трансформатора 23 выделяются суммарные сигналы, которые обрабатываются детектирукицимвыпрямителем 28 таким образом, чтона его постоянном выходе появляются сигналы быстроизменяьщихся скачков входного напряжения в сумме спостоянным напряжением,На резистивном делителе 29 и 30подгрузки выделяется напряжение сигнала алгебраической суммы напряженияпитания узла 5 управления, вырабатываемое выпрямителем 13 вспомогательного питания от обмотки 16 трансформатора 17 развязки, и напряжения вы-.хода детектирующего выпрямителя 28Только быстроизменяющиеся скачки 65 1. Стабилизированный конвертор, содержащий входной фильтр, подключенный ко входу инвертора с выходным силовым трансформатором, выходной выпрямитель с Фильтром и узел управления, включающий в себя широтно-импульсный модулятор с управляющим трансформатором, выходная обмотка которого подключена к иявертору, а вход соединен с выходом компаратора, неинвертирующий вход которого подключен к выходам усилителя обратной связи и генератора треугольного напряжения, а инвертирующий вход - к среднвй точке резистивного дели 1817913 ых тели напряжения, подключенного к входным выводам модулятора и выходу выпрямителя вспомогательного питания, выполненного по двухполупериодной схеме со средним выводом выходной обмотки трансформатора развяэ 5 ки задающего генератора на двух выходных транзисторах, коллекторы которых подключены к крайним выводам первичной обмотки указанного трансформатора развязки, средний вывод ко- о торой соединен с входным фильтром через вспомогательный стабилизатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества стабилизации выходного напряжения и улучшения весогабаритных характеристик, 15 в него введен смесительный трансформатор, крайние выводы первичной обмотки которого через дополнительно введенные диоды подключены к коллекторам упомянутых выходных тран эисторов задающего генератора, ее средний вывод подключен ко входу упомянутого вспомогательного стабилизатора, а выходная обмотка подключена ко входу вновь введенного детектирующего выпрямителя, выход которого подключен параллельно выходу выпрямителя вспомогательного питания через дополнительно введенный резистивный делитель подгрузки, сред- няя точка последнего через дополнительно введенный конденсатор подключена к инвертирующему входу упомя. - нутого компаратора. 2. Конвертор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения частотных свойств, упомянутый генератор треугольного напряжения узла управления выполнен на двух интегрирующих Вб-цепочках,резистивный вход которых подключен к крайним выводам выходной обмотки упомянутого трансформатора развязки задающего генератора, их средние точки через встречно включенные диоды подключены к выходному резистору, при этом точка соединения последних подключена к выходному выводу генератора, а конденсаторные входы цепочек соединены с другим выводом выходного резистора и общей точкой соединения диодов упомянутого выпрямителя вспомогательного питания, причем выходной вывод генератора подключен к выходу усилителя обратной связи через дополнительный конденсатор связи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Устройства вторичных источников электропитания РЭА. Материалы семинара общества "Знаниеп, РСФСР, М МДНТП, им. Ф.Э. Дэержинского 1976, с. 103. 2. Авторское свидетельство СССР9 491941, кл. 6 05 Г 1/64, 1970.3. "Электроника", 1977, Р 7,с. 56, рис. 3.вт 7 ВЗ и Составитель И. НикитинИ. Михеева Техред Т.Маточка Коррект РедаБила 78/75 ВНИИПИ РОСУ по делам 035,.Москва, Тираж 730арственного комитета ССизобретений и открытийЖ, Раушская наб., д. акаэ исное 113 ПП "11 атент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4