Стабилизированный преобразователь напряжения (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4 (51) 0 Й КОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИГОСУДАРСТВЕ ПО ДЕЛАМ ИЗ кИЗОБРЕТЕН ПИСАНИВТОРСНОМ И ТЕЛЬ одключен к втонс о личаюцелью повышеА. и Мазель К.Б.остоянного напряжеах. М., "Энергия",45,(21) 3546208/24-07(56) 1. Цишевский В.А., Лаптев Н.Н., Войтович И.А. Универсальная система управления импульсными стабилизаторами постоянного напряжения с ксмбини рованным регулированием - В кн.: Современные задачи преобразователь-. ной техники. Ч.З Киев, ИЭД АН УССР 1975, с. 439-449.2. Журавлев А.Преобразователи иния на транзистор1964. с. 86, рис.(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) .(57) 1. Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий импульсный регулятор, два трансформатора управления, задающий генератор,блок обратной связи и первый фазоимпульсный модулятор при этом импульсный регулятор, подключенныйсиловой цепью между входными и выходными выводами, первым управляющим входом подключен к вторичнойобмотке первого трансформатора управления, первичная обмотка которогоподключена к выходу первого фазоимпульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсногомодулятора соединен с выходом блокаобратной связи, входом соединенногос выходными. выводами, а синхронизирующий вход вс источником импульсов, второй управляющий вход им 801153318 А пульс ного регулятор ричной обмотке второ тора управления, о щ и й с я тем, что,ния точности стабилизации при сохр ненни гальванической развязки межд входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, он снабжен вторым фазоимпульсным модулятором, блоком сравнения, источником опорного напряжения, датч ком входного напряжения и дополнительным трансформатором, подключен ным первичной обмоткой к выходу задающего генератора, на первой выходной обмотке которого выполнен указанныи источник импульсов, а вторая выходная обмотка подключена к синхронизирующему входу второго фазоимпульсного модулятора, подключенного выходом к первичной обмотке указанного второго трансформатора управления, а управляющим входом - к выходу блока сравнения, первый вход, которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а второй - к выходу датчика входного напряжения, входом подключенного к входным выводам.2, Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий импульсный регулятор, два трансформатора управления, задающий генератор, блок обратной связи и первый фазоимпульсный модулятор, при этом импульсный регулятор, подключенный силовой цепью между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, своим первым управляющим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления, первичная обмотка которого подключена к выходу первого фазоимпульсногомодулятора, управляющий вход первогофазоимпульсного модулятора соединенс выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизирующий вход - иисточником импульсов, второй управляющий вход импульсного регулятораподключен к вторичной обмотке второго трансфторматора управления, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности стабилизации при сохранении гальванической равязки между входными и выходнымивыводами стабилизированного преобразователя, он снабжен вторым йазоимпульсным модулятором, блокомсравнения, источником опорного на 1153318пряжения, датчиком входного напряжения и дополнительным трансформатором, на вторичной обмотке которого выполнен указанный источник импульсов, а первичная обмотка подключена к выходу второго фазоимпульсного модулятора, синхронизирующий вход которого соединен с введенной дополнительной обмоткой укаэанного второго трансформатора управления, подключенного первичной обмоткой к выходу указанного задающего генератора, управляющий вход второго фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока сравнения, подключенного первым входом к выходу источника опорногл напряжения, а вторым входом - к выходу датчика входного напряжения, входом подключенного к входным выводам.1Изобретение относится к области электротехники и может бьггь использовано при построении источников вторичного электропитания, в первую очередь с бестрансформаторным вхо дом.При создании источников электропитания значительный эффект за счет повышения качества выходных параметров может бьггь получен при обес печении инвариантности выходного напряженияк изменениям входного. Особенно это важно при построении источников с бестрансформаторным входом, когда весьма актуальной ста новится задача эффективного сглаживания пульсаций входного напряжения. При этом наибольший эффект достигается тогда, когда конденсатор входного фильтра выбирается из ус ловий обеспечения допустимой пере- менной составляющей на нем, а необходимый уровень пульсаций по каналу регулирования.Известен стабилизированный преобразователь напряжения, который содержит импульсный регулятор, узел выделения сигнала ошибки выходного напряжения, задающий генератор, генератор пилообразного напряжения, схе му сравнения,предварительный усилитель и датчик мгновенного значения входного напряжения. Благодаря тому, что на входе схемы сравнения происходит сопоставление сигнала, пропорционального отклонению выходного напряжения от заданной величины, с сигналом, содержащим информацию о мгновенном значении входного напряжения, в стабилизаторе обеспечивается инвариантность вь 1 ходного напряжения к изменениям как постоянной, так и переменной составляющих входного напряжения, Это позволяет эффективно подавлять возмущения входного напряжения и при том же коэффициенте усиления цепи обратной связи по отклонению, получить более высокий коэффициент стабилизации выходного напряжения 11Недостатком известного стабилизированного преобразователя напряжения является отсутствие гальванической развязки между входными и выходными выводами.Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий импульсный регулятор с гальванической развязкой между входом и выходом, два трансформатора управления, задающий генератор; блок обратной связи и первый фаэоимпульсный модулятор, при этом импульсный регулятор, подключенный силовой цепью между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, своим первым управляющим входом подключен к втор 1 чной обмотке первого трансформатора управления, первичная обмотка которого подключена к выходу первого импульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизирующий вход - с источником импульсов, второй управляющий вход импульсного регулятора подключен к вторичной обмотке второго трансформатора управления 1 2 1.Однако стабилизированный преобразователь отличается недостаточной точностью стабилизации выходного напряжения, что обусловлено наличи - ем только одного канала регулирования - цепи обратной связи.Цель изобретения - повышение точности стабилизации выходного напряжения при сохранении гальванической развязки между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя. Цель в первом варианте достигается тем, что стабилизированный преобразователь напряжения, содер, жащий импульсный регулятор с гальванической развязкой между входом и выходом, два трансформатора управления, задающий генератор, блок обраной связи и первьп фазоимпульс - ный модулятор, при этом импульсный регулятор, подключенный силовой цепью между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, первым управляющим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления, первичная обмотка которого подключена к выходу первого фазоимпульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизирующий,вход - с источником импульсов, второй управляющий вход импульсного модулятора подключен к вторичной обмотке второго трансформатора управ 25 30 35 40 45 50 55 ления, снабжен вторым фазоимпульсным модулятором, блоком сравнения, источником опорного напряжения, датчиком входного напряжения и дополнительным трансформатором, подключенным первичной обмоткой к выходу задающего генератора, на первой выходной обмотке которого выполнен указанный источник импульсов, а вторая выходная обмотка подключена к синхронизирующему входу второго фазоимпульсного модулятора, подключенного выходом к первичной обмотке указанного второго трансформатора управления, а управляющим входом - к эьгходу блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а второй - к выходу датчика входного напряжения, входом подключенного к входным выводам.Во втором варианте поставленная цель достигается тем, что стабилизи-. рованный преобразователь напряжения, содержащий импульсный регулятор, с гальванической развязкой между входом и выходом, два трансформатора управления, задающий генератор, блок обратной связи и первый фазоимпульсный модулятор, при этом импульсный регулятор, подключенный силовой целью между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя, своим первым управляющим входом подключен к вторичной обмотке первого трансформатора управления, первичная обмотка которого подключена к выходу первого фазоимпульсного модулятора, управляющий вход первого фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока обратной связи, входом соединенного с выходными выводами, а синхронизирующий вход - с источником импульсов, второй управляющий вход импульсного модулятора подключен к вторичной обмотке второго трансформатора управления, снабжен вторым фазоимпульсным модулятором, блоком сравнения, источником опорного напряжения, датчиком входного напряжения и дополнительным трансформатором, на вторичной обмотке которого выполнен указанный источник импульсов, а первичная обмотка подключена к выходу второго фазоимпульсного модулятора, синхронизирующий вход которого соединен с вве 1153318денной дополнительной обмоткой указанного второго трансформатора управления, подключенного первичной обмоткой к выходу указанного задающего генератора, управляющий вход второго фазоимпульсного модулятора соединен с выходом блока сравнения, подключенного первым входом и выходу источника опорного напря/жения, а вторым входом - к выходу датчика входного напряжения, входом ,подключенного к входным выводам.На фиг. 1 представлен первый вариант выполнения стабилизированного преобразователя напряжения, на фиг, 2 - второй вариант.Стабилизированный преобразователь напряжения содержит входные выводы 1, импульсный регулятор 2, выходные выводы 3, датчик 4 входного напряжения, блок 5 сравнения, источник 6 опорного напряжения, первый 7 и второй 8 фазоимпульсные модуляторы, задающий генератор 9, первый 10 и второй 11 трансформаторы управления, блок 12 обратной связи, дополнительный трансформатор 13.На фиг. 1 к клеммам 1 подключены вход импульсного регулятора 2 и вход датчика входного напряжения 4, Выход импульсного регулятора 2 подключен к выходным выводам 3 и входу блока 12 обратной связи, выход которого соединен с управляющим входом первого фазоимпульсного модулятора 7. Выход датчика 4 входного напряжения соединен с одним из входов схемы 5 сравнения, второй вход которой соединен с выходом источника 6 опорного напряжения, а выход с управляющим входом второго фазоимпульсного модулятора 8. Трансформа - торные выходы фазоимпульсных модуляторов 7 и 8 соединены через трансформаторы 10 и 11 управления с управляющими входами импульсного ре -гулятора 2, а синхронизирующие входы зтих модуляторов соединены с вторичными обмотками дополнительного трансформатора 13, задающего генератора 9. Для пояснения работы устройства на фиг. 1 для примера в качестве импульсного регулятора изображен регулируемый мостовой инвертор с трансформаторным входом, подключенным через выпрямитель и ЬС-фильтр к выходным выводам 3.55 Ввиду наличия канал регулирования по возмущению стабилизатор обладает инвариантностью к изменениям входного напряжения, в том числе к Преобразователь работает следующим образом.На управляющие входы импульсногорегулятора 2 с выходов фазоимпульсных модуляторов 7 и 8 поступаютнапряжения прямоугольной формы типамеандр, сдвинутые друг относительнодруга на некоторый угол.Причем транзисторы каждой стойки 10 мостового инвертора переключаютсяпротивофазными напряжениями, напервичной обмотке трансформатора инвертора образуется двухполярноеширотно-импульсное напряжение, среднее значение которого после выпрямления выделяется ЬС-фильтром и подается на выход. Изменение угла сдвига фазы между управляющими напряжениями регулятора приводит к изме О нению напряжения на выходе, за счетчего обеспечивается регулированиелибо стабилизация последнего.Поскольку напряжение на управляющем входе фазоимпульсного моду лятора 8 зависит от разницы опорного напряжения источника 6 и напряжения, снимаемого с датчика 4 входного напряжения, угол сдвига фазывыходного напряжения фазоимпульсного модулятора 8 по отношению кнапряжению задающего генератора 9будет функцией входного напряжениястабилизатора.Угол сдвига фазы выходного напряжения фазоимпульсного модулятора 7по отношению к напряжению задающего генератора 9 определяется напря, -жением, сниМаемым с выхода блока 12обратной связи, т.е. является функцией выходного напряжения.Следовательно, угап сдвига фазы между выходными напряжениями фазоимпульсных модуляторов 8 и 7является функцией как входного, таки выходного напряжений, При этомдатчик 4 входного напряжения, блок5 сравнения, источник 6 опорногонапряжения и второй фазоимпульсныймодулятор 8 образуют канал регули рования по возмущению а блок 12обратной связи и первый фазоимпульс. ный модулятор 8 - канал регулирования по отклонению выходного напряжения.1153318 30 Таким образом, поскольку в предложенном стабилизаторе информацияо величине входного и выходногонапряжений содержится в фазе переменных напряжений, передача которых З возможна при помощи трансформаторов,то оказывается возможным реализациягальванического разделения входныхи выходных цепей при обеспечениивысокой точности стабилизации напря жения.на выходе преобразователя. изменению как постоянной, так и переменной составляющих.Аналогичный эффект может быть получен и во втором варианте (см. фиг. 2), если выход, например, второго фазоимпульсного модулятора 8 подключен (через дополнительный трансформатор 13) к синхронизирующему входу первого фазоимпульсного модулятора 7, а второй вход импульсного регулятора 2 подключен через второй трансформатор 11 управления к выходу задающего генератора. И в этом случае сдвиг фазы между прямоугольными напряжениями, посту.15 пающими на управляющие входы импульсного. регулятора, является функцией как входного, так и выходного напряжения, поскольку напряжение, поступающее на вход импульсного ре гулятора 2 с выхода первого фазоимпульсного модулятора 7, дважды подвергается сдвигу по отношению к напряжению задающего генератора: вначале выходным напряжением блока сравнения 5, а затем выходным напряжением блока 12 обратной связи. Последовательность воздействия на напряжение задающего, генератора может быть и обратной, что в этом случае не имеет принципиального значения.Следует отметить, что в качестве датчика входного напряжения может быть использован обыкновенный резистивный делитель, а в качестве блока сравнения - масштабирующий усилитель, в качестве задающего .генератора тактовой частоты - генераторы типа генератора Ройэра, а в качестве фаэоимпульсных модуляторов любые синхронизированные генераторы с управляемым сдвигом фазы выходного напряжения, В качестве им-, пульсного регулятора могут быть использованы различные типы регуляторов, конкретный выбор которых может определиться совокупностью предъявляемых требований к стабилизатору.Необходимьм условием при этом является возможность гальванического разделения его входных и выходных цепей. В предлагаемом источникемогут применяться также регуляторы,управление которыми возможно только широтно-импульсными сигналами,поскольку получение последних легкодостигается суммированием двух фазосдвинутых прямоугольных напряженийравной амплитуды. В этом случаеширотно-модулированный сигнал будетсодержать информацию как о величиневходного напряжения, так и о величине выходного напряжения, за счетчего может быть обеспечена инвариантность выходного напряжения кизменению входного.