Стабилизированный преобразователь напряжения

 

Использование: источники вторичного электропитания. Сущность изобретения: устройство содержит ключевой регулятор 1, управляемый широтно-импульсным модулятором (ШИМ) 4 от цепи обратной связи 5. В цепи обратной связи содержатся датчики тока 2 и напряжения 6 и источник опорного напряжения 7, два резистивных двигателя 9,10 и 11,12. Расширение функциональных возможностей преобразователя достигнуто путем подачи напряжения, пропорционального току нагрузки, на резистивные делители вместе с опорным и выходным напряжением, что позволило получить дополнительное воздействие этого тока на выходное напряжение преобразователя. За счет выбора соотношения коэффициентов передач обоих резистивных деталей регулируется форма внешней характеристики и меняется и ее крутизна. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (и) (я)з H 02 M 3/335

ГОСУДАРСТВЕН..ОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (lOC0ATEHT СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4918458/07 (22) 12.03 91 (46) 07.06.93. Бюл. ЬЬ 21 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) В.Ф.Худяков и В.А.Хабуэов (56) Авторское свидетельство СССР

tk 1073858, кл. Н 02 М 3/335. 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1007094, кл. G 05 F 1/5р, 1980. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: источники вторичного электропитания. Сущность изобретения: устройство содержит ключевой регулятор 1, управляемый широтно-импульсным модулятором (ШИМ) 4 от цепи обратной связи.5. В цепи обратной связи содержатся датчики тока 2 и напряжения 6 и источник опорного напряжения 7, два резистивных двигателя

9, 10 и 11, 12. Расширение функциональных возможностей преобразователя достигнуто путем подачи напряжения, пропорционального току нагрузки, на реэистивные делители вместе с опорным и выходным напряжением, что позволило получить дополнительное воздействие этого тока на выходное напряжение преобразователя, За счет выбора соотношения коэффициентов передач обоих резистивных деталей регулируется форма внешней характеристики и меняется и ее крутизна. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1820464

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей стабилизированного преобразователя напряжения путем формирования его внешней характеристики при изменении. тока нагрузки от нулевого до номинального значения.

На фиг.1 показана схема стабилизированного преобразователя напряжения; на фиг.2, 3 — варианты схем датчика тока; на фиг.4 — внешняя характеристика (зависимость выходного напряжения от тока нагрузки) с регулируемой крутизной.

Стабилизированный преобразователь напряжения (фиг.1) содержит ключевой регулятор 1, включенный через датчик тока 2 между входными и выходными (к нагрузке 3) выводами преобразователя, и широтно-импульсный модулятор 4, выходом соединенный с управляющим входом ключевого регулятора 1, а входом — с выходом цепи обратной связи 5. Эта цепь состоит из датчика напряжения 6, выходами подключенного к выходным выводам преобразователя, источника опорного напряжения 7, усилителя 8 и двух резистивных делителей, выполненных на резисторах 9, 10 (первый делитель) и 11, 12 (второй делитель) соответственно. Первые выводы обоих резистивных делителей (у резисторов 9, 11) подключены к первому выходу датчика тока

2, а средние точки, а, б — к входам усилителя

8, Второй вывод первого резистивного делителя (у резистора 10) соединен с первым выводом источника опорного напряжения 7, второй вывод которого связан с вторым выходом датчика тока 2 и выходным выводом преобразователя. Выход датчика напряжения 6 подключен к второму выводу второго резистивного делителя (у резистора 12).

Датчик тока 2 (фиг.2) может быть выполнен на резисторе 13, выводы которого являются входами датчика тока и подключены к входам усилителя 14 датчика тока с двумя выходами, являющимися выходами датчика тока 2. Кроме того датчик тока 2 (фиг.3) может быть выполнен на дросселе 15, выводы первичной обмотки 16 которого — это входы датчика тока, один из выводов первичной обмотки 16 соединен с одноименным выводом вторичной обмотки 17, а их другие выводы подключены к входам усилителя 14 датчика тока с двумя выходами, являющимися выходами датчика тока.

Работает преобразователь следующим образом. Входное постоянное напряжение

U> в ключевом регуляторе 1 преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов, которые после выпрямления и сглаживания фильтром подаются на нагрузку 3 в виде постоянного напряжения U2 (фиг.1), Значение выходного напряжения определяется длительностью укаэанных прямоугольных импульсов, которая регулируется ШИМ 4 в зависимости от значения напряжения на выходе цепи обратной связи

10 5 (усилителя 8), С увеличением этого напряжения длительность импульсов становится больше (пауза между ними меньше) и U2 возрастает. При постоянном токе нагрузки и уменьшении U1, снижается Uz, напряже15 we на выходе датчика напряжения 6 и напряжение в точке б второго резистивного делителя, а напряжение в точке а первого резистивного делителя остается неизменным из-за постоянного значения напряже20 ния источника опорного напряжения 7. В результате возрастут Uao (при включении усилителя 8 на его входах устанавливается

Ua больше Ug), напряжение на выходе усилителя 8 и после увеличения длительности

25 прямоугольных импульсов произойдет возрастание Uz до прежнего уровня. Аналогично осуществляется стабилизация выходного напряжения при увеличении входного напряжения. Причем регулируется Uz цепью

30 обратной связи так, что величина 0 5 остается малой (близкой к О) при условии, что коэффициент усиления усилителя 8 выбран достаточно большим Куэ » 1.

Указанное включение датчика тока 2

35 приводит к тому, что ток нагрузки влияет на значение Uag и, как следствие, на выходное напряжение преобразователя, но это влия ние зависит от соотношения коэффициентов передачи резистивных делителей, 40 выполненных на резисторах 9-12. Если коэффициент передачи К1 первого резистивного делителя равен коэффициенту передачи К2 второго резистивного делителя, то Uz будет слабо зависеть от 4, а отличие

45 внешней характеристики от зависимости 1 (фиг,4) определяется коэффициентом передачи цепи обратной связи 5 (усилителя 8) и составляет статическую ошибку стабилизации. Это обусловлено одинаковым влияни50 ем напряжения с датчика тока 2 на потенциалы точек а и б. При К1 > К влияние тока нагрузки на потенциал точки б больше, чем на потенциал точки а резистивных делителей. Поэтому с увеличением 4 потенциал

55 Ua растет медленнее, чем потенциал 06, т.е. начнет происходить уменьшение Uae (svбрано заранее Ua > Щ вызывающее через усилитель 8, ШИМ 4 и ключевой регулятор 1 снижение Ug. Это снижение через датчик напряжения 6 уменьшит 0б. В результате

1820464

U>s останется практически прежним и близким к О, а выходное напряжение преобразователя снизится. В итоге получается падающая внешняя характеристика (зависимость 2 на фиг.4) с крутизной тем больше, 5 чем сильнее разница между К> и Кг. Если К1>

> К, то при увеличении l2 потенциал U, растет быстрее, чем Uo, т.е. увеличивается

Uas, вызывающее в свою очередь воэрастаwe Uz, которое через датчик напряжения 6 10 увеличит Ug и компенсирует появившееся увеличение Uas. Следовательно, с ростом 1 произойдет возрастание Uz, т.е. внешняя характеристика будет соответствовать зависимости 3 в (фиг.4). При изменении соот- 15

- ношения между коэффициентами делителей получается падающая, жесткая или восходящая внешняя характеристика с регулируемой крутизной во всем диапазоне изменения тока нагрузки от нулевого до но- 20 минального значения.

Таким образом, расширение функциональных возможностей преобразователя достигнуто эа счет регулирования формы 25

его внешней характеристики в диапазоне изменения тока нагрузки от нулевого до номинального значения. Указанная возможность регулирования получена эа счет подачи напряжения, пропорционального 30 току нагрузки (введения токового канала) на два резистивных делителя, соединенных последовательно с источником опорного напряжения и датчиком напряжения. Разностный сигнал, предназначенный для 35 управления ШИМ и снимаемый со средних точек реэистивных делителей, оказывается зависимым и от выходного напряжения, и от тока нагрузки. Выбором соотношения коэффициентов передачи обоих резистивных де- 40 лителей регулируется степень влияния тока нагрузки на выходное напряжение и формируется либо подающая, либо жесткая, либо восходящая внешняя характеристика с различной крутизной. Следовательно, достиг- 45 муто расширение функциональных возможностей преобразователя.

Формула изобретения

1. Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий ключевой регулятор. включенный через датчик тока между входными и выходными выводами преобразователя, широтно-импульсный модулятор, выходом соединенный с управляющим входом ключевого регулятора, а входом — с выходом цепи обратной связи, состоящей иэ датчика напряжения, входами подключенного к выходным выводам преобразователя, и источника опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя путем формирования его внешней характеристики во всем диапазоне изменения тока нагрузки от нулевого до номинального значения, в цепь обратной связи введены усилитель и два резистивных делителя, первые выводы которых подключены к первому выходу датчика тока, а средние точки — к первому и второму входам усилителя, выход которого является выходом цепи обратной связи, второй вывод первого реэистивного делителя соединен с одним иэ выводов источника опорного напряжения, другой вывод которого и второй выход датчика тока подключены к выходному выводу преобразователя, а выход датчика напряжения — к второму выводу второго резистивного делителя.

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю- шийся тем, что датчик тока содержит усилитель датчика тока и резистор, выводы которого являются входами датчика тока и соединены с входами усилителя датчика тока с двумя выходами, являющимися выходами датчика тока.

3. Преобразователь по п.1, от л и ч а юшийся тем, что датчик тока содержит усилитель датчика тока и дроссель, выводы первичной обмотки которого являются входами датчика тока, один из выводов первичной обмотки соединен с одноименным выводом вторичной обмотки, а к их другим выводам, подключены входы усилителя датчика токэ с двумя выходами, являющимися выходами датчика тока.

1820464

Составитель В.Худяков

Техред М.Моргентал Корректор Н.Кешеля

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент™, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2035 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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