Стабилизированный транзисторный конвертор

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения защиты, инвариантной к величине входного и выходного напряжений, по току нагрузки. Изобретение содержит силовой регулируемый преобразователь, состоящий из транзисторного инвертора 1 с выходным трансформатором 2, основную вторичную обмотку, выпрямитель 3 и фильтр 4. Дополнительная обмотка 5 через дополнительные выпрямитель 6 и фильтр 7 подключена к входу одного регулируемого преобразователя 11. Вход регулируемого преобразователя 12 подключен к выходу устройства, а выходы подключены к входам дифференциального усилителя 10. Широтно-импульсный модулятор 8 через ключевой прерыватель 9 подключен к транзисторному инвертору 1, а ключевой прерыватель 9 управляется с выхода дифференциального усилителя 10 через компаратор 13. При превышении разностного сигнала с выхода дифференциального усилителя 10 опорного напряжения при повышении выходного тока происходит переключение компаратора 13 и прерывателя 9, что прекращает импульсы управления на входе инвертора, при этом ток нагрузки уменьшается, что обеспечивает защиту устройства по току нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19 (ll) (ц) Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4458791/24-07 (22) 12.07.88 (46) 30.04.90. Бюл. Р 16 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) Н.П.Пухляков, В.И.Тихонов, В.В.Авдеев, Д.В.Авдеев и А.Я.Васин (53) 621.316, 72? . 1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1127054, кл. Н 02 11 3/335, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Р 748717, кл. Н 02 M 3/335, 1980.

2 (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ

КОНВЕРТОР (57) Изобретение oTHocHTcs K электротехнике, в частности к преобразова-. тельной технике, и может бьггь использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Нелью изобретения является- распп рение функциональных возможностей путем обеспечения защиты, инвариантной к величине входного и выходного напряжений, по току нагрузки. Изобретение

1561173

Изобретение относится к электротех-20 нике, в частности к преобразователь ной технике, и может .быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей пу1 тем обеспечения защиты, инвариантной к величине входного и выходного напряжений, по току нагрузки.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2осциллограммы поясняющие его работу.

Схема содержит транзисторный инвертор 1, выходной трансформатор 2, 35 выпрямитель 3, филь о 4, дополнительная вторичная обмотка 5 выходного трансформатора, дополнительный выпрямитель 6, дополнительный фильтр 7, блок 8 широтно-импульсной модуляции (ШИМ), ключевой прерыватель 9, дифференциальный усилитель 10, регулируемые преобразователи 11 и 12, компаратор 13 напряжения.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: U — напряжение источника питания U „ — опорное напряжение;

Кн — сопротивление нагрузки; I — ток диода выпрямителя; U — напряжение на диоде выпрямителя; t — длительность импульса регулирования.

Стабилизированный транзисторный конвертор содержит транзисторный инвертор 1 с выходным трансформатором

2, основная вторичная обмотка которо55

ro через выпрямитель 3 и фильтр 4 под— ключена к выводам для подключения нагрузки, а его дополнительная вторичная обмотка 5 соединена с дополнительным выпрямителем 6 и дополнительным фильтром 7, управляющий вход инвертора 1 связан с прямым входом блока ШИМ 8 через ключевой прерыватель

9, причем вход блока ШИМ 8 подключен к нагрузке, и дифференциальный усилитель 10. Кроме того, устройство содержит два регулируемых преобразователя 11, 12, управляющие входы которых соединены с инверсным выходом блока ШИМ 8, а их выходные зажимы подключены к входам дифференциального усилителя 10, выход которого соединей с первым входом компаратора напряжения 13, второй вход которого является входом опорного напряжения

UzÄ, а его выход соединен с управляющим входом ключевого -прерывателя 9.

Входные зажимы регулируемого преобразователя 11 подключены к выходу дополнительного фильтра .7, а регулируемого преобразователя 12 — к выводам для подключения нагрузки.

Устройство работает следующим образом.

После включения постоянное напряжение источника питания Uä поступает на вход транэисторного инвертора t преобразуется в переменное импульсное напряжение высокой частоты и через трансформатор 2 поступает на вход выпрямителя 3, с выхода которого выпрямленное напряжение через фильтр 4 поступает в нагрузку. Стабилизация

-(регулирование) выходного напряжения осуществляется путем изменения относительной длительности импульсов управления = t /Тр (Т р — период ресодержит сих овой регулируемый преобразователь, состоящий иэ транзисторного инвертора 1 с выходным трансформатором 2, основную вторичную обмотку, Э У выпрямитель 3 и фильтр 4. Дополниетльная обмотка 5 через дополнительные выпрямитель 6 и фильтр 7 подключена к входу одного регулируемого преобразователя 11. Вход регулируемого преобразователя 12 подключен к выходу устройства, а выходы подключены к вхсдам дифференциального усилителя

10. Широтно-импульсный модулятор 8 через ключевой прерыватель 9 подключен к транзисторному инвертору 1, а ключевой прерыватель 9 управляется с выхода дифференциального усилителя

10 через компаратор 13. При превышении разностного сигнала с выхода дифференциального усилителя 10 опорного напряжения при повышении выходного тока происходит переключение компаратора 13 и прерывателя 9, что прекращает импульсы управления на входе инвертора, при этом ток нагрузки уменьшается, что обеспечивает защиту устройства по току нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изменение напряжения на выходе дополнительного фильтра 7 будет пропорционально изменению падения напряжения на внутреннем сопротивлении вторичной цепи конвертора. Однако в стабилизированном конверторе с дросселем на выходе падение напряжения на внутреннем сопротивлении вторичной цепи за период регулирования Тр

= Т/2 не остается постоянным. Это связано с тем, что во время импульса (на выходе трансформатора) ток нагрузки течет через одно плечо выпрямителя, а во время паузы — через оба плеча, т ° е. ток диода во время паузы в

2 раза меньше, чем во время импульса.

Следовательно среднее значение падения напряжения на внутреннем сопротивлении вторичной цепи конвертора с дросселем на выходе зависит от относительной длительности импульсов управления о и от величины входного и выходного напряжения, так как регулировка (стабилизация). выходного напряжения осуществляется изменением относительной длительности импульсов управления 3 .

На фиг. 2 представлены осцилограммы токов и напряжений диодов выпрямителя при различных значениях относительной дпительности импульсов управления. Для исключения зависимости падения напряжения на датчике тока от относительной длительности импульсов управления, т.е. от величины входного и выходного напряжений используются регулируемые преобразователи 11, 12. Они имеют регулировочные характеристики обратно пропорциональные регулировочной характеристике силового регулируемого преобразователя. Управление регулируемыми преобразователями осуществляется с инверсного выхода блока ШИМ 8.

Таким образом, введение компаратора 13 напряжения и регулируемых преобразователей 1 1, 12 в стабилизированный транзисторный конвертор позволило расширить его фукциональные возможности, а именно обеспечить защиту, инвариантную к величине входного и выходного напряжения, по току нагрузки. и з о б р е т е н и я

1. Стабилизированный транзисторный конвертор, содержащий силовой регули1561 t 73 гулирования) по цепи обратной связи в блоке IIMN 8. Импульсы управления поступают на управляющий вход транзисторного инвертора 1 через ключевой преры5 ватель 9, управление которым осуществляется от компаратора 13 напряжения.

Датчиком тока в данном устройстве является внутреннее сопротивление вторичной цепи конвертора. Изменение падения 10. напряжения на этом датчике, вызванное изменением тока нагрузки, снимается с дополнительной вторичной обмотки 5 и через дополнительный выпрямитель 6 и дополнительный фильтр 7 поступает на входные зажимы регулируемого преобразователя 11. На входные зажимы регулируемого преобразователя 12 подается постоянное выходное напряжение конвертора с выхода фильтра 4. Выход.— ные напряжения регулируемых преобразователей 11, 12, регулировочная характеристика которых обратна характеристике силового регулятора, поступают на входы дифференциального усилите- 25 ля 10, с выхода которого усиленный разностный сигнал поступает на вход компаратора 13 напряжения, где сравнивается с опорным напряжением U „.

При превьш|ении разностного сигнала с выхода дифференциального усилителя 10 опорного напряжения U „, происходит переключение компаратора напряжения

13 и ключевого прерывателя 9. Импульсы управления прекращают поступать на уп- 35 равляющий вход транзисторного инвертора 1, преобразование энергии прекращается, выходное напряжение на нагрузке уменьшается и, следовательно, уменьшается ток нагрузки.. Уменьшение тока 4О нагрузки приводит к уменьшению падения напряжения на внутреннем сопротивлении конвертора и уменьшению разностного сигнала на выходе дифференциального усилителя 10. Компаратор 13 вновь пе- 45 реключается и включает ключевой прерыватель 9. Импульсы управления вновь поступают на управляющий вход транзисторного инвертора 1 и, если перегрузка по току не устранена, описанный цикл 5II повторяется. Порог срабатывания компаратора 13 и, следовательно, защиты определяется величиной опорного напряжения У я. Таким образом, при перегрузке по току нагрузки. конвертор перехо- 55 Ф о р м у л а дит в режим стабилизации тока нагрузки, величина которого определяется порогом срабатывания компаратора 13.

1561173

Составитель И.Войтович

Корректор М.Ыарошн

Заказ 982 Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 руемьтй преобразователь, состоящий из транзисторного инвертора с выходным трансформатором, основная вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к выводам для подключения нагрузки, а его дополнительная вторичная обмотка соединена с ! каскадно включенными дополнительным выпрямителем и дополнительным фильт- 10 ром, широтно-импульсный модулятор (ШИМ), ключевой прерыватель и диффе ренциальный усилитель, причем управляющий вход инвертора связан с пря, мым выходом ШИМ через ключевой пре- 15

,рйватель, а вход IliHM подключен к выводам для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью расшире1, ния функциональных возможностей пу,тем обеспечения защиты, инвариантной 20 ! к величине входного и выходного напряl жений, по току нагрузки, в него вве1, дены компаратор напряжения и два реРедактор А.Долинич Техред JI.Сердюкова гулируемых преобразователя, управляющие входы которых соединены с инверсным выходом ШИМ, а их выходные замаки" мы подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с первым входом компаратора напряжения, второй вход которого является входом опорного напряжения, а его выход соединен с управляющим входом ключевого прерывателя. входные зажимы одного регулируемого преобразователя подключены к выходу дополнительного фильтра, а второго — к выводам для подключения нагрузки.

2. Конвертор по п. 1, о т л и ч аю шийся тем,,что регулируемые преобразователи выполнены по схеме преобразователя, регулировочная характеристика которого обратно пропорциональна регулировочной характеристике силового регулируемого преобразователя.