Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для вторичных источников питания. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение надежности. Преобразбватель содержит помехоподавляющий фильтр 1,сетевой выпрямитель 2, однотактный преобразователь 3, выходной выпрямитель 4, ключ 5, цепь 6 задержки нарастания тока ключа 5,выходной фильтр 7, цепь 8 задержки нарастания напряжения на ключе 5. Дополнительный источник 9 питания содержит на выходе выпрямитель 23 и стабилизатор 11 напряжения. Блок 10 управления выполнен на задающем генераторе 12, генераторе пилообразного напряжения 13, компараторе 14, усилителях 15, 24 и 25, элементах И 17 и 21, цепях задержки 16 и 18. Введение в блок 10 пороговых элементов 19, 20 и 22 и подключение блока 10.к напряжению сети обеспечивает надежное управление преобразователем 3 и ключом 5 за счет исключения сетевого фильтра с ограничением тока заряда фильтра и обеспечения гарантированного сдвига на включение - выключение транзисторов. Выбор алгоритма работы обеспечивает защиту транзисторов от входных перенапряжений без дополнительных устройств защиты. 2 ил. S 7 W 00 to ел о оо О1 J

СОК)3 СОВЕТСНИХ

СО1 1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 H 02 М 3 335 7/537

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / "

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ в в 7

:В (21) 3890623/24-07 (22) 29.04.85 (46) 23.07.87 ° Бюл, У 27 (72) Н.А.Соцков и Ю.К.Швецов (53) 621.314.57 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1072026, кл. Н 02 M 3/24, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 1226590, кл. Н 02 М 3/335, 1984. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для вторичных источников питания. Цель изобретения— улучшение массогабаритных показателей и повышение надежности, Преобразбватель содержит помехоподавляющий фильтр 1, сетевой выпрямитель 2, однотактный преобразователь 3, выходной выпрямитель 4, ключ 5, цепь 6 задержки нарастания тока ключа 5,выÄÄSUÄÄ 1325635 А1 ходной фильтр 7, цепь 8 задержки нарастания напряжения на ключе 5, Дополнительный источник 9 питания содержит на выходе выпрямитель 23 и стабилизатор 11 напряжения. Блок 10 управления выполнен на задающем генераторе 12, генераторе пилообразно- го напряжения 13, компараторе 14, усилителях 15, 24 и 25, элементах

И 17 и 21, цепях задержки 16 и 18.

Введение в блок 10 пороговых элементов 19, 20 и 22 и подключение блока

10.к напряжению сети обеспечивает надежное управление преобразователем

3 и ключом 5 за счет исключения сетевого фильтра с ограничением тока заряда фильтра и обеспечения гарантированного сдвига на включение — выключение транзисторов. Выбор алгоритма работы обеспечивает защиту транзисторов от входных перенапряжений без дополнительных устройств защиты.

2 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис-. ж

10 польэовано с системах вторичного электропитания.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей и повьш ение надежности.

На фиг.! представлена схема преобразователя; на фиг.2 — диаграммы напряжения.

Стабилизированный преобразователь напряжения содержит последовательно соединенные помехоподавляющий фильтр

1, сетевой выпрямитель 2, однотактный преобразователь 3, выходной выпрямитель 4, ключ 5, цепь 6 задержки нарастания тока ключа 5, выходной фильтр

7, параллельно входу которого вклю- 20 чена цепь 8 задержки нарастания напряжения на ключе 5, дополнительный источник 9 питания, подключенный к выходу помехоподавляющего фильтра 1, блок 10 управления> соединенный первым и вторым выходами с управляющими входами преобразователя 3 и ключа 5 соответственно и содержащий стабили" затор 11 напряжения, задающий генератор 12, подключенный выходом к 30 входу генератора 13 пипообразного напряжения, соединенного выходом с одним входом компаратора 14, другой его. вход соединен с выходом усилителя 15 постоянного тока, соединенный входом с выходом выходного фильтра

7, первую цепь 16 задержки, соединенную входом с задающим генератором 12, а выходом — с вторым входом второй схемы И 17, вторую цепь 18 40 задержки, соединенную входом с выходом компаратора 14, первым входом второй схемы И 17, объединенными вы" ходами первого 19 и второго 20 порогового элементов, а выходом — с вторым входом первой схемы И 21, первый вход которой соединен с генератором

12, а третий вход — с выходом третьего порогового элемента 22, входы пороговых элементов 19 и 20 соединены 5 с выходом источника 9, который через диод 23 соединен с стабилизатором 11, а к его выходу подключен вход порогового устройства 22, выходы схем И 21 и 17 подключены к усилителям 24 и 25, выходы которых через трансформаторы соединены с управляющими входами преобразователя

3 и ключа 5 соответственно.

На приведенных диаграммах начряения (фиг.2) индексы указывают напряжения соответствующих блоков.

Преобразователь работает следующим образом, При включении устройства напряжение сети подается через выпрямитель

2 на преобразователь 3 и через дополнительный источник 9 питания на блок 10 управления. Причем на преобразователь 3 и на блок 10 подается выпрямленное несглаженное напряжение с удвоенной частотой сети. В блоке

10 это напряжение после раэвяэывающего диода 23 сглаживается и подается на стабилизатор ll который питает блок 10. Как только напряжение на выходе стабилизатора 11 достигает установленной величины (фиг. 2б) и все узлы блока 10 начинают .устойчиво работать, так пороговый элемент 22 (фиг.2в) выдает сигнал разрешения на прохождение импульсов управления на вход преобразователя 3. Импульсы управления формируются задающим ге" нератором 12> с выхода которого они подаются одновременно на первый вход схемы 21, генератор 13 пилообразного напряжения и цепь 16 задержки. Генератором 13 прямоугольные импульсы преобразуют в пилообразное напряжение той же частоты, которое подается на один вход компаратора !

4. На другой его вход подается выходное напряжение усилителя 15 постоянного тока, который усиливает разностный сигнал между выходным напряжением и опорным, При этом компаратор 14 формирует импульс, пропорциональный разности сравниваемых сигналов. Этот импульс подается одновременно на первый вход схемы И 17 и вторую цепь 18 задержки, а импульс с выхода первой цепи 16 задержки подается на ее второй вход.

Разностный по длительности импульс поступает на вход усилителя 25, усиленные им импульсы управляют ключом

5 (схема И 21 формирует разностный по длительности импульс от генератора 12 и от второй цепи 18 задержки).

Этот импульс поступает на вход усилителя 24, усиленные им импульсы управляют преобразователем 3. При воздействии всех дестабилизирующих факторов выходное напряжение усилителя 15 изменяет длительность импульса с компаратора 14, а следовательно, и выз 132 ходные импульсы с усилителей 24 и 25 так, что выходное напряжение остается неизменным. Цепь 16 задержки обеспечивает задержку включения ключа 5 по отношению к преобразователю 3, а цепь 18 обеспечивает задержку выключения преобразователя 3 по отношению к ключу 5. Поэтому включение и выключение преобразователя 3 происходит при отключенной нагрузке, т.е. на холостом ходу, а следовательно, коммутируемая мощность транзистором преобразователя 3 составляет единицы-десятки ватт.

Снижение коммутируемой мощности до тех же величин на ключе 5 обеспечивают цепи 6 и 8 задержки нарастания тока и напряжения коллектора ключа 5. Но импульсы управления подаются на преобразователь 3 и ключ 5 только при определенных значениях величин выпрямленного напряжения, поступающего на преобразователь 3 и блок 10 (фиг.2а). Когда выпрямленное напряжение (фиг.2а) становится больше .минимально установленной величины, тогда пороговый элемент 19 (фиг.2г) .вьщает сигнал разрешения на прохождение импульсов управления .на преобразователь

3 и ключ 5 (фиг.2е). Когда выпрямленное напряжение становится больше максимально установленной величины, тогда пороговый элемент 20 вьщает сигнал запрета (фиг.2д) на прохождение импульсов управления на преобразователь 3 и ключ 5 (фиг,2е). При снижении напряжения ниже максимально установленной величины, пороговый элемент 20 вьщает сигнал разрешения (фиг.2д) на прохождение импульсов управления на преобразователь 3 и ключ

5, а когда оно становится ниже минимально установленной величины, тогда пороговый элемент 19 выдает сигнал запрета (фиг.2г) на прохождение импульсов.

Таким образом, выпрямленное, но не сглаженное напряжение сети преобразуется в пачки высокочастотных импульсов, следующих с удвоенной частотой сети и в зависимости от напряжения сети (фиг.2а) пачка может состоять иэ двух частей. Эта последовательность пачек высокочастотных импульсов, выпрямленная выходным выпрямителем 4 (фиг.2ж), подается через ключ 5 и цепи 6 и 8 задержки на вы" ходной фильтр 7, который сглаживает

4 их до заданной величины пульсации низкочастотной (удвоенная частота сети) и высокочастотной (частота преобразования) составляющей, т,е.

5 фильтр 7 выполняет одновременно функции сетевого низкочастотного и выходного высокочастотного фильтра.

Кроме этого, пороговый элемент 20 обеспечивает защиту преобразователя . 3 от входных перенапряжений. При увеличении входного напряжения (фиг.2а,д) транзисторы преобразователя выключаются, а в выключенном состоянии транзисторы выдерживают значительно более высокие напряжения (U „, . — статическое), чем в режиме переключения (U к огр.). Целесообразность этого определяется по следующим причинам: для частот свьппе

10 кГц емкость конденсатора выходного фильтра 7 снижается в несколько раз, а для частоты 100 Гц практически неизменная; емкость конденсатора

25 выходного фильтра 7 определяется до пустимой величиной подъемов (провалов) выходного напряжения при импульсной нагрузке, т.е. практически емкость фильтра 7 увеличивается в

З0 несколько раз против расчетной, чтобы обеспечить устойчивость и заданные пульсации на высокой частоте и при импульсной нагрузке. Поэтому в схеме стабилизированного преобразователя этой емкости с учетом сглаживающего действия обратной связи достаточно без сетевого фильтра.

Таким образом, устройство обеспечивает уменьшение габаритов и повы40 шение надежности за счет исключения сетевого фильтра с ограничением тока заряда фильтра, обеспечения гарантированного сдвига на включениевыключение транзистора преобраэова45 теля и ключа, выбора алгоритма работы, обеспечивающего оптимальный режим работы транзисторов, защиты транзисторов от входных перенапряжений беэ дополнительных аппаратных затрат (без введения устройства saщиты от перенапряжений). °

Формула и э о б р е т е н и я

Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий последовательно соединенные сетевой выпрямитель, однотактный преобразователь, выходной выпрями®2

Со ст авит ель Н, Цишев ск ая

Техред В.Кадар

Редактор М.Бланар

Корректор Т.Колб

Тираж 659

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 3121/52

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

5 1325Г> тель, один выход которого соединен с входом ключа, выходом соединенного с входом цепи задержки нарастания тока ключа, выход которой и другой выход выходного выпрямителя подключен с последовательно соединенными цепью задержки нарастания напряжения на ключе и выходным фильтром, выходы которого образуют выходные выводы, дополнительный источник питания, входом 10 подключенный к входным выводам, блок управления, соединенный первым выходом с управляющим входом однотактного преобразователя, а вторым выходом — с управляющим входом ключа, и содержащий задающий генератор, подключенный выходом к входу генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с одним входом компаратора другой вход которого соеди- 20 нен с выходом усилителя постоянного тока, соединенного входом, являющимся входом блока управления, с выходными выводами устройства, первую и вторую цепи задержки, выход первой и вход второй цепей задержки подключены к первому и второму входам второй схемы И, а вход первой и выход второй цепей задержки подключены к первому и второму входам первой схе15 6 мы И, вход первой цепи задержки соединен с выходом задающего генератора а выход компаратора соединен с входом второй цепи задержки и»ервым входом второЙ схемы И, выходы первой и второй схемы И соединены с входами первого и второго усилителей соответственно, выходы которых являются выходами блока управления, стабилизатор напряжения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения надежности, введены развяэывающий диод, подключенный анодом к выходу дополнительного источника, а. катодом — к входу стабилизатора напряжения, а также первый, второй, третий пороговые элементы, причем входы первого и второго пороговых элементов подключены к выходу дополнительного источника, объединенные выходы которых соединены с входом второй цепи задержки, выход стабилизатора соединен с входом третьего порогового элемента, выход которого подключен к третьему входу первой схемы И, вторые входы пороговых элементов соединены с общим выводом дополнительного источни— ка.