Стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании вторичных источников электропитания. Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения путем увеличения точности вольт-секундного выравнивания полупериодов при одновременном увеличении устойчивости. Стабилизатор содержит ключевые элементы 2,3 с выходным трансформатором 4, управляющий блок 16, блок 23 регулятора напряжения с вольт-секундным выравниванием, логические элементы 32-39. В состав блока 23 входят модуляторы 24,25 длительности импульсов, на одном из входов которого осуществляется алгебраическое суммирование сигнала ошибки, сигнала, пропорционально вольт-секундной площади напряжения на первичной обмотке трансформатора 4 за время задержки ключевого элемента 2 (3) без учета прямого падения напряжения на нем, и сигнала, пропорционального вольт-секундной площади прямого падения напряжения на элементе (3) с обратным знаком. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Н 02 M 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СР

Ql

Ql

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ПЛАНТ СССР (21) 4483679/24-07 (22) 11.07.88 (46) 30.11.90.Бюл. Р 44 (72) М.В. Колоколов (53) 621. 314. 58 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 649108, кл. Н 02 M 3/28 1979.

Авторское свидетельство СССР

9 661528, кл. Н 02 M 3/335, 1979..SU» 1610558 А1

2 (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО 11АПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании вторичных источников электропитания. Цель изобретения— улучшение качества выходного напряжения путем увеличения точности вольт-секундного выравнивания полу1610558 периодов при одновременном увеличении устойчивостиб Стабилизатор содержит ключевые элемент 2,3 с выходным трансформатором 4, управляющий блок

16, блок 23 регулятора напряжения с вольт-секундным выравниванием, логические элементы 32-39. В состав блока 23 входят модуляторы 24,25 длитель,ности импульсов, на одном из входов 10 которого осуществляется алгебраичесИзобретение относится к электротех«!5 нике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при создании вторичных источников электропитания аппаратуры различ20 ного назначения.

Цель изобретения — улучшение качества выходного напряжения путем увеличения точности вольт-секундного выравнивания полупериодов при одно временном увеличении устойчивости.

На чертеже представлена схема стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор состоит из силового блока 1, выполненного на базе инвертора с ключевыми элементами 2 и 3 .и выходным трансформатором 4, вторичная обмотка 5 которого подключена к выпрямителю с фильтром 6, выходом подключенного к выводам 7 для подсоеди нения нагрузки. Первичная обмотка 8 выходного трансформатора включена между выходами 9 и 10 ключевых эле ментов 2 и 3, а ее средняя точка 11 соединена с одним из полюсов 12

40 первичного источника. напряжения, второй полюс 13 которого соединен с входами 14 и 15 ключевых элементов 2 и 3. Управляющий блок 16, входящий в

„45 состав стабилизатора напряжения, сос" тоит из задающего генератора 17. выход которого соединен .с входом счетного триггера 18, выходами подключенного к первым входам первого 19 и второго 20 логических элементов И, выходы которых соединены с управляющими входами 21 и 22 ключевых элементов 2 и 3. Блок 23 регулятора напряжения с вольт-секундным выравниванием, входящий в состав стабилизатора постоянного напряжения, состоит из двух модуляторов 24 и 25 длительности импульсов и двух делителей напрякое суммирование сигнала ошибки, сигнала, пропорционального вольт-секундной площади напряжения на первичной обмотке трансформатора 4 за время задержки ключевого элемента 2 (3) без учета прямого падения напряжения на нем, и сигнала, пропорционального вольт-секундной площади прямого падения напряжения на элементе 2 (3) с обратным знаком . 1 ил. жения, каждый из которых состоит из резисторов 26, 27 и 28, 29, точки соединения которых соединены с первыми входами модуляторов 24 и 25 длительности импульсов, Выводы резисторов

26 и 28 соединены между собой и с вы -. ходом усилителя 30 сигнала ошибки, одним из входов подключенного к од-., ному из выводов 7 для подключения нагрузки, а другим входом подключенного к выходу источника 31 опорного напряжения. Вторые входы модуляторов 24,25 длительности импульсов соединены с выходом задающего генератора 17, а их выходы соединены с вторыми входами логических элементов И 20 . и 19 соответственно.

Кроме того, стабилизатор постоянного напряжения содержит два логических элемента ИЛИ-НЕ 32 и 33, два логических элемента ИЛИ 34 и 35, четыре аналоговых ключа 36 — 39, четыре . фильтра 40: †. 43 нижних частот и два инвертирующих усилителя 44, 45. К средним точкам делителей напряжения дополнительно подключено по одному резистору 46 и 47. Выходы 9 и 10 ключевых элементов 2 и 3 соединены с входами аналоговых ключей 38 и 39 и с первыми входами логических элементов ИЛИ-НЕ 32 и 33 соответственно. Вторые входы логических элементов ИЛИ-НЕ 32 и 33, а также первые входы логических элементов ИЛИ 34 и

35 соединены с управляющими входами

21 и 22 ключевых элементов 2 и 3 соответственно. Вторые входы логических элементов ИЛИ 34 и 35 соединены с выходами логических элементов

ИЛИ"НЕ 32 и 33 и с управляющими входами аналоговых ключей 36 и 37 соответственно. Входы аналоговых ключей

36 и 37 соединены со средней точкой

11 первичной обмотки 8 выходног

5 11 10;, т»!<111((1!<Ч);1;! т(

»я<вI< Ill oH 1»1!И 34 и 35 соедннеHhl с прямого падения напряжения па нем, и сйгнала, пропорциональногс> !»< I I-.ò-секундной площади прямого паде!»:<я напряжения на ключевом . 1<м<-!»Те 2(3) с обратным знаком. Таким образом, мо„;,улятор 24 (25) длит »ь!»o<; l; импульупр!»вляю!»ими входами аналогoBIIx клю. чей 38 и 39 соответственно. Выходы

5 аналоговых ключей 36 — 39 соединены с входами фильтров 43 — 41 нижних частот соответственно. Выходы фильтров 40 и 41 нижних частот соединены с входами инвертирующих целителей 44 и 45 соответственно. Выходы фильтров

43 и 43 нижних чаcòîò соединены с выводами резисторов 46 и 47 с.оответственнс. Выходы инвертирующих делителей

44 и 45 соединены с выводами резисторов 27 и 29 соответственно.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

При включении стабилизатора .импульсы с удвоенной частотой преобразова- 20 ния с задающего генератора 17 поступают на счетный вход триггера 18 и на вторые входы моцуляторов 24 и 25 длительности импульсов. С выходов триггера 18 прямоугольные симметричные 25 импульсь< поступают на первые входы элементов И 19, 20, которые управляют ключевыми элементами 2 и 3. Выходное напряжение стабилизатора сравнивается с опорнь<м с выхода источника 31 опорного напряжения и усиливается усилителем 30 сигнала ошибки. Усиленный сигнал ошибки поступает в точку соединения резисторов 26 и 28. Сигналы с управляющего входа 21(22) и выхода

9 (10) ключевого элемента 2 (3) подаются на входы элемента ИЛИ-НЕ 32 (33), IIoòoðb»é формирует сигнал, по длительности равный времени задержки ключевого элемента 2(3). С выхода

40 элемента HJIH-HE 32 (33) этот сигнал поступает на управляющий вход аналогового ключа 36 (37), на вход которого подается напряжение первичного источ ника с полюса 12. На выходе аналогового ключа 36 (37) формируется последовательность импульсов, вольт-секундная площадь кажцого из которых равна вольт-секундной площади, приложенной к полуобмотке первичной обмотки go

8 трансформатора 4 за время задержки ключевого элемента 2(3). С выхода аналогового ключа 36 (37) последовательность импульсов подается на вход фильтра 42 (43) нижних частот, в котором происходит выделение постоянной составляющей, значение которой пропорционально вольт-секундной гшощ<ади, приложенной к полуобмот- < ке первичной <бмо тки 8 1 !11<..ф«р »атo ра ч за время задержки к II<. Невого эдеме!1,;! (.1) . С вь!xo»lë ф;;:;1,; р» 42 (< 3 ) нижних час тот э 1 -<т c .11! 11;III по

ИГП1 34 (15), на входы которого по— даются сигнал с управляющего в::.ода

21 (22) )ключевого элемента 2 (3) и с»»г»»ал с выхода элемен1а 1»Л» -П!. :; 32 (33), (зормирует импульсы, рав»я»е по длительности сумме <»лительносте!! управляюц<его импульса и времени =-.адержки ключевого элеь, †:íòà 2 (3).

Эти импульсы подаются на управляющий вход аналогового ключа 38 (39, .

На выходе аналогового ключа 38 (39) формируется последовательность импуль— сов, вольт-секунцная площадь каждо— го из которых равна вовы-секундной площади прямого падения напряжения на ключевом элементе 2 (3) за вге время его открытого состояния (с учетом времени задержки). С выхода аналогового ключа 38 (39) последовательность импульсов поступает на вход фильтра

40 (41) нижних частот, в котором происходит выделение постоянной составляющей, значение которой пропорционально вольт-се.<ундной площади прямого падения напряжения на ключевом элементе 2 (3,, за I«=e время его открытого состояния. С вьгхода филь".ра

40 (4 1) нижних частот сигнал подается на ьход инвертирующегo усилителя

44 (45). Сигнал, по абсочютному 3H:» чению пропорциональный вольт-секундной площади прямого падения напряжения на ключевом элементе 2 (3) зз все время его открытого -.остояния (но знак его изменен на противоположный ), подается на резистор 27 (29).

Резисторы 26, 27, 46 (28, 29, 47) подключенные к второму входу модулятора 24 (25) длительности импульсов, совместно с последним обра »уют сумматор аналоговых сигналов. в котором происходит алгебраи«еское "..Уммирование сигнала ошибки, сигнала, пропорционального вольт-секундной .лощади, приложенной.к первичной обмотке 8 трансформатора 4 за время задержки ключевого элемента 2 (3, без учета сов вырабатывает импульсы, длительность которых пропорциональна алгеб-: раической сумме указанных выше сигналов.

Модулятор 24 длительности импульсов через элемент И 20 управляет ключевым элементом 3, а модулятор 25 ! длительности импульсов через элемент

И 19 — ключевым элементом 2, в резуль-р

,тате чего происходит вапьт-секунд,ное выравнивание.

Возможность осуществления вольтсекундного выравнивания без наличия замкнутой цепи отрицательной обратной связи позволяет значительно повысить точность выравнивания, не опасаясь возникновения самовозбуждения.

Кроме того, осуществление вольт-секундного выравнивания без использова ур ния датчика тока, выполненного на основе многообмоточного трансформатора, позволяет Выполнить практически весь стабилизатор, за исключением выходного трансформатора, в интегральном исполнении. Одновременно с этим исключение электромагнитного элемента участвующего в процессе регулирования, в, значительной мере снимает ограничения по увеличению 39 частоты преобразования. Все отмеченное позволяет улучшить качество выходного напряжения, уменьшить массообъемные показатели и упростить стабилизатор постоянного напряжения.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой блок, выполненный на базе инвертора с первым и . gp вторым ключевыми элементами и выходным трансформатором, вторичная об— мотка которого подключена к выпрямите" лю с фильтром, выходом подсоединенHbIM к выводам для подкл1очения нагруз- 45 ки, первичная обмотка выходного трансформатора включена между выходами ключевых элементов, а ее средняя точка, соединена.с одним из полюсов первичного источника напряжения, второй полюс которого соединен с входами ключевых элементов, управляющий блок, состоящий из задающего генератора, выход которого соединен с входом счетногс триггера, выходами под— ключенного к первым входам первого и второго логических элементов И, выходы

\ которых соединены с управляющими входами соответственно первого и второго

КЛЮ!1() В)(Х:)11(МЕ Н1 ()В, ll {) ЧОК P(I У)1 ЯТ() ра напряжения с вольт — ()екунц1111)1 выравниванием, состоя(щш из первого и второго модуляторов длительности импульсов и первого и второго делителей напряжения из двух резисторов каждый. средние точки которых соединены с перBbfMH входами соответственно †перво и второго модуляторов длительности импульсов, а выводы одного из резисто-ров первого и второго делителей напряжения соединены между собой и с выходом усилителя сигнала ошибки, одним входом подключенного к одному из выводов для подключения нагрузки, а

BTopblM ВхОдОм к ВыхОду источим <а опорного напряжения, вторые входы первого и второго модуляторов длитель— ности импульсов соединены с.выходом задающего генератора, а их выходы соединены с вторыми входами соответственно второго и первого логических элементов И, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения путем увеличения точности вольт-секундного выравнивания полупериодов при одновременном увеличении устойчивости, в него введены два логических элемента ИЛИ-НЕ, два логических элемента ИЛИ, четыре аналоговых ключа, четыре фильтра нижних частот, два инвертирующих усилителя, а к средним точкам делителей напряжения подключены дополнительно по одному резистору, выходы первого и второго ключевых элементов соединены с входами соответственно первого и второго аналоговых ключей и первыми входами соответственно первого и второго логических элементов ИЛИ-НЕ, вторые входы которых, а также первые входы первого и второго логических элементов ИЛИ соединены с управляющими входами соответственно первого и второго ключевых элементов, вторые входы первого и второго логических элементов ИЛИ соединены с выхода1и соответственно первого и второго логических элементов ИЛИ-НЕ и с управляющими входами соответственно третьего и четвертого аналоговых ключей. В) оды которых соединены со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора, выходы первого и второго логических элементов ИЛИ соединены с управляющими входами соответственно первого и второго аналоговых ключей, выходы

))еового, второго, третьего и четвертоj 1610558 10 го аналоговых ключей соединены с йхо- вторых резисторов соответственно дами соответственно первого, второго, первого и второго делителей напряжее третьего и четвертого фильтров нижних ния, а выходы третьего и четвертого частот, выходы первого н второго фильтров нижних частот соединены с

5 фильтров нижних частот соединены с выводами введенных третьих резистовходами соответственно первого и вто- ров соответственно первого и второрого инвертируюпщх усилителей, вы- го делителей напряжения. ходы которых соединены с выводами

Составитель И.Войтович

Редактор А.Маковская Техред И.Яндык Корректор С. Черни

Заказ 3743 Тираж 498 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