Релейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

Использование: в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: устройство содержит низкочастотный выпрямитель с фильтром 1, двухтактный преобразователь 2 постоянного напряжения , высокочастотный выпрямитель с фильтром 3, компаратор 4, генератор 5 прямоугольных импульсов, усилитель 6 мощности, логические элементы И 7,8, счетчик 9, логический элемент И-НЕ 10, счетный триггер 11. Устройство отличается простотой благодаря введению новых связей: подключению счетчика 9 к генератору 5, компаратору 4, элементу И-НЕ 10 и к выводу для подключения положительного полюса источника питания , а также подключению выхода элемента И-НЕ 10 к входу триггера 11 и стробирующему входу компаратора 4. 1 ил. (/)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 489049.5/07 (22) 13. I2.90 (46) 30.08,92. Бюл. № 32 (71) Комсомольский-на-Амуре авиационный завод им.10.А.Гагарина (72) Ю. А-. Иинля ков (56) Авторское свидетельство СССР № 1473040, кл. Н 02 И 3/337, 1987.

Авторское свидетельство СССР № 1489543, кл. Н 02 И 3/335, 1987.

Авторское свидетельство СССР № 1488767, кл. G 05 F 1/56, 1987. (54) РЕЛЕЙНО-ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения:

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизируюгрш конвертор, содержащий двухтактный регулируемый транзисторный преобразователь с выходным трансформатором, через выходные выпрямитель и фильтр связан». ный с выходными выводами, формирователь импульсов, выходами соединенный с управляющими входами двухтактного регулируемого транзисторного преобразователя, задаюпий генератор однополярных прямоугольных импульсов, выход которого подключен к входу hoprmрователя пилообразного однополярного сигнала, усилитель обратной связи, „„SU „„1758640A1 (51) 5 G 05 F 1/56, Н 02 И 3/337

2 устройство содержит низкочастотный выпрямитель с фильтром 1, двухтактный преобразователь 2 постоянного напряжения, высокочастотный вьп рямитель с фильтром 3, компаратор 4, генератор 5 прямоугольных импульсов, усилитель 6 мощности, логические элементы И 7,8, счетчик 9, логический элемент И-HF. 10, счетный триггер 11. Устройство отличается простотой благодаря введению новых связей: подключению счетчика 9 к генератору 5р компаратору 4, элементу И-НЕ 10 и к выводу для подключения положительного полюса источника питания, а также подключению выхода элемента И-НЕ 10 к входу триггера 11 и стробирующему входу компаратора 4.

1 ил.

I первый вход которого подключен к вы- д ходным выводам, второй вход - к выходу источника опорного напряжения, Ж а вывод к первому входу ш ротно-импульсного модулятора, выход которого подключен к первому входу триггера, !О второй вход которогo подключен к выходу компаратора, в который для повншення КПД н снншення уровня электро- ) В е магнитных помех путем исключения од° ай . ностороннего подмагничивания выходного трансформатора, дополнительно введены датчик тока, сумматор, узел согласования, выходной сигнал которого нрямопропорционален входному сигналу делитель частоты на два, формирователь фиксированной паузы и узел совпадения, причем выходной трансфорегo логического элемента И соединен с выходом первого логического элемента И, первый вход четвертого логического элемента И соединен с выходом второго логического элемента И, а вторые входы третьего и четвертого логических элементов И подключены к первому выходу задающего генератора, в котором, с целью повышения надежности и КПД путем симметрирования импульсов двухтактного усилителя мощности по полупериодам, введен Д-триггер, Д-вход которого подключен к выходу релейного элемента, счетный вход— к второму выходу задаюцего генератора, а выход — ко второму входу первого триггера (см.авторское свидетельство СССР Р 1489543, Н 02 М 3/335, 1987) ..3

1758640 матор подключен к выходу двухтактного регулируемого преобразователя через датчик тока, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом формирователя пилообразного однополярного сигнала, авыход — с вторым входомширотно-импульсного модулятора и первым входом компаратора,второй вхоцкоторого через узел согласования связан с выходными выводами, а третий синхронизирующий входкомпаратора соединен с третьим синхронизирующим входом широтно импульсного модулятора и под 15 ключен к выходу задающего генератора, соединенному с входами делителя частоты на два и формирователи фиксированной паузы, выходы которых подключены соответственно к первому и вто- 20 рому входам узла совпадения, третий вход которого подключен к выходу триггера, а выходы — к соответствуюцим входам формирователя импульсов. (См,авторское свидетельство СССР 25

Р 1473040, Н 02 И 3/337, 1987).

Недостатком этого стабилизирующего конвертора является сложность конструкции (большое количество элементов с их связями и узлы требующие настройки, например, формирователь паузы, формирователь пилообразного однополярного сигнала).

Известен также стабилизированный конвертор, содержащий задающий гене35 ратор, первый выход которого через двоичный счетчик подключен к первым входам первых двух логических элементов И, выходы которых через двухтактный усилитель мощности, силовой трансформатор, вьптрямитель и фильтр подсоединен к выходным выводам и к первому входу релейного элемента, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, первый триггер, первый вход которого подключен к первому выходу двоичного счетчика, а выход — ко второму входу первого логического элемента И, второй триггер, первый вход которого соединены с вторым выходом двоичного счетчика, второй вход - с выходом реверсивного счетчика, а выход — с вторым входом второго логического элемента И, первый вход реверсивного счетчика подключен к выходу третьего логического

Ы элемента И, второй вход реверсивного е I счетчика — к выходу четвертого логического элемента И, первьп"- вход третьНедостатком этого стабилизированного конвертора является также сложность коъструкции. Необходимы два счетчика и три триггера.

Наиболее близким к предлагаемому релейно-импульсному стабилизатору постоянного напряжения по технической суцности и достигаемому результату является релейно-импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока

Э содержаций последовательно соединенные низкочастотный выпрямитель с фильтром, вход которого соединен с выводами для подключения первичной сети переменного тока, двухтактный преобразователь постоянного напряжения с силовым трансформатором и высокочастотный выпрямитепь, выход-которого соединен с выводами для подключения нагрузки, усилитель сигнала рассогласования, первый вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а второй вход — к выходу высокочастотного выпрямителя, релейный элемент, вход которого соединен с выходом усилителя сигнала рассогласования, а выход— с первым входом первого элемента И, генератор прямоугольных импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и первым входом второго элемента И, усилитель моцности, входы которого подключены к выходам третьего и четвертого элементов И, а выходы — к управляющим входам двухтактного преобразователя постоянного напряжения, счетчик п импульсов, счетный вход которого соединен с выходом генератора прямо35

17586 угольных импульсов, счетчик и/2 импульсов, счетньпг вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый триггер, подключенный счетным входом к выходу первого элемента И, R-входом к выходу и-счетчика импульсов, инвертирующим выходом - к R. âõîду счетчика и/2 импульсов, инвертор, входом подключенный к выходу "0" счет-l0 чика n/2 импульсов, а выходом — к первым входам третьего и четвертого элементов И, второй триггер, счетный вход которого подключен к выходу инвертора, неинвертирующий выход — 15 к второму входу третьего элемента

И, инвертирующий выход — к второму входу четвертого элемента И, s который, с целью > повышения КПД стабили, затора путем формиггования симметричной работы двухтактного преобразователя постоянного напряжения по полному гистерезисному циклу силового ( трансформатора, введен третий триггер, подключенный счетным входом к выходу первого элемента И, R-входом— к инвертирущему выходу первого триггера, неинвертирующим выходом — ко второму входу второго элемента- И, инвертирующим выходом — к R-входу 30 счетчика и импульсов (см.авторское

,свидетельство СССР, Р 1488767, (; 05 Е 1/56, 1987) .

Данный релейно-импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока хотя частично и устраняет недостатки известных транзисторных преобразователей, но он также сложен по конструкции из-за большого количества логических элементов. 40

Целью изобретения является упрощение.

Поставленная цель достигается тем, . что в релейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержа- 45 ций последовательно соединенные низкочастотный выпрямитель с фильтром, вход которого соединен с выводами для подключения первичной сети переменного тока, двухтактный преобразо- щ ватель постоянного напряжения с силовым трансформатором и высокочастотный выпрямитель, выход которого соединен с выводами для подключения нагрузки, компаратор, первый вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, второй вход к выходу высокочастотного вьпгрямителя с фильтром, генератор прямоуголь40 ных импульсов, усилитель мощности, входи которого подключены к выходам элементов И, а выходы — к управляк1гцим входам двухтактного преобразователя постоянного, напряжения, счетчик, элемент И-НЕ, выход которого подключен к первым входам элементов И, триггер, счетный вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ, а выходы — к соответств ующим вторым входам элементов И, для упрощения выход компаратора подключен к входу предварительной записи счетчика,. счетный вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, выходы всех разрядов счетчика подключены к входам элемента И-НЕ, а все информационные входы счетчика подключены к выводу для подключения положительного полюса источника питания °

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена схема релейно-импульсного стабилизатора постоянного напряжения.

Релейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит последовательно соединенные низкочастотный выпрямитель с фильтром 1, вход которого соединен с выводами для подключения первичной сети переменного тока, двухтактный преобразователь 2 постоянного напряжения с силовым трансформатором 2.1 и транзисторагги 2,2, 2.3, и высокочастотный вьгпрягщтель с фильтром 3, выход которого соединен с выводами для подключения нагрузки, компаратор 4, первый вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, второй вход — к выходу высокочастотного выпрямителя с фильтром, генератор прямоугольных импульсов 5, усилитель мощности 6, входы которого подключены к виходам элементов И 7, 8, а выходы — к управляющггм входам двухтактного преобразователя постоянного напряжения, счетчик 9, элемент И-НЕ 10, счетный триггер 11, вход которого подключен к вглходу элемента H-НЕ, а прямой и пнверсный выходы к соответствующим первым входам элементов И 7 и 8, вторые входы которых соединены с вькодом элемента И-НЕ 10, причем выход компаратора.

4 подключен к входу предварительной записи счетчика 9. счетный вход которого соединен с выходом гедепатора прямоугол ьных имнул ьсоп 5, вьгходы всех разрядов счетчика 9 подключены

1758640 к входам элемента И-HE 10, выход которого дополнительно подключен к стробирующему входу компаратора. Все информационные входы счетчика 9 подключены к выводу для подключения положительного полюса источника питания через резистор 12.

Релейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает сле- 1р дующим образом.

При подаче питающего напряжения логические элементы схемы устанавливаются в произвольные состояния.

Допустим, счетчик 9 устанавливается в одно промежуточное свое состояние . и на выходе элемента И-НЕ 10 высокий потенциал, который поступает на стробирующий вход комнаратора 4 и на первые входы элементов 7 и 8. Допустим, триггер 11 установился в положение, когда на его инверсном выходе нулевой потенциал. В этом случае на выходе элемента И 7 появляется высокий потенциал, который через усили- 2 тель мощности 6 открывает транзистор

2.2 и на выходе высокочастотного выпрямителя с фильтром 3 появляется напряжение, которое поступает на один из входов комиаратора 4, но так как Зо на стробирующем входе компаратора высокий потенциал, то на его выходе тоже высокий потенциал (не зависимо от величины входного напряжения), который поступает на вход предварительной записи счетчика 9, разрешая работу в режиме счета импульсов, которые поступают на вход "прАмой счет с генератора прямоугольных импульсов 5. При заполнении счетчика 9, 4g когда на его выходах устанавливается высокий потенциал на выходе элемента

И-НЕ 10 — низкий потенциал, который закрывает транзистор 2.2 и разрешает компаратору 4 произвести сравнение выходного напряжения с опорным. Допустим, что выходное напряжение, сниггаеМое с высокочастотного выпрямитеI ля с фильтром 3, ниже опорного, В этом . случае на выходе компаратора 4 остает- О ся высокий потенциал, разрешая дальнейшую работу счетчика 9 в режиме прямого счета импульсов. Через время Т > (период колебания генератора прямоугольных импульсов) с приходом очередного импульса счетчик 9 переключается, на его выходах установятся

",нулевые потенциалы,.на выходе элемента

И-НЕ 10 установится высокий потенциал, который блокирует компаратор 4 и переключает триггер 11 в другое устойчивое состояние, т.е. на инверсном

его выходе появляется высокий потенциал, который через усилитель мощности 6 открывает другой транзистор

2.3 преобразователя. При этом на выходе двухтактного преобразователя напряжения 2 формируется импульс длительностью Т> и = Т„ „(n-1) где ичисло импульсов счета.

При поступлении на вход прямого счета счетчика 9 следующих импульсов все процессы повторяются, т.е. на выходах элементов И 7 и 8 формируются парафазные импульсы, которые поступают на вход усилителя мощности 6 и через него на управляющие входы преобразователя 2.

Частота преобразования при этом равна

2пТ ген

При достижении выходным напряжением на высокочастотном выпрямителе с фильтром 3 уровня, больше опорного, ничего не произойдет, так как компаратор 4 блокирован высоким потенциалом, снимаемым с выхода элемента

И-НЕ 10. После окончания формирования импульсов, когда оба транзистора 2.2 и 2.3 закрыты, компаратор 4 формирует нулевой потенциал, который поступает на вход предварительной записи счетчика 9 и происходит запись высокого потенциала с информационных входов на выходы счетчика, тем самым блокируя закрытое состояние транзисторов 2.2 и 2.3. Как только напряжение на первом входе компаратора 4 станет меньше опорного, на выходе компаратора 4 появляется высокий потенциал и переключает счетчик 9 в режим счета импульсов. Далее. все процес сы повторяются, т.е. преобразователь

2 будет работать по полному гистерезисному циклу перемагничивания силового трансформатора (за исключением первого импульса в момент запуска).

Предлагаемый релейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения по сравнению с прототипом, проще по конструкции, благодаря введению новых связей: подключению выхода компаратора к входу предварительной записи счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора прямоуголь1758640

fO ных импульсов, выходы всех разрядов счетчика подключены к входам элемента И-НЕ, выход которого дополнительно подключен к стробирующему входу компаратора, а все информационные входы счетчика подключены к выводу для подключения положительного полюса источника питания . Простота конструкции позволяет повысить падеж- ð ность работы и снизить себестоимость изготовления стабилизатора.

Формула изобретения

f5

Релейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные низкочастотный выпрямитель с фильтром, вход которого соединен с выводами для под-2р ключения первичной сети переменного тока, двухтактный преобразователь постоянного напряжения с силовым трансформатором и,высокочастотный выпрямитель с фильтром, выход которого 25 соединен с выводами для подключения нагрузки, компаратор, первый вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, второй вход— к выходу высокочастотного выпрями- 30 теля с фильтром, генератор прямоугольных импульсов, усилитель мощности, входы которого подключены к выходам первого и второго элементов И, а выходы — к управляющим входам двухтактного преобразователя постоянного напряжения, счетчик, счетный триггер, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью упрощения, в него введен элемент И-НЕ, комтаратор снабжен стробирующим входом, а в качестве счетчика использован счетчик, имеющий счетный вход, вход предварительной записи и информационные входы, причем выход компаратора подключен к входу предварительной записи счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора прмяоугольных импульсов, выходы всех разрядов счетчика подключены к входам элемента И-HE выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов И, к входу счетного триггера и к стробирующему входу компаратора, а все информационные входы счетчика подкл.учены к введенному выводу для подключения положительного полюса источника питания.