Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Использование: в преобразовательной технике, в импульсных источниках вторичного электропитания, работающих на импульсную нагрузку. Сущность изобретения: преобразователь содержит силовой транзистор, насыщающийся с помощью токовой обратной связи и обратной связи по напряжению. Переключение силового транзистора осуществляется при поступлении отпирающего импульса на вход выключающего транзистора. На интервал выключения силового транзистора обеспечивается его форсированный выход из насыщения за шунтирования цепи базы последовательно - соединенными включающей и выключающей обмотками управляющего трансформатора. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для преобразования напряжения одной величины в стабилизированное напряжение другой величины с защитной нагрузки от перенапряжений на выходе преобразователя.

Известен стабилизированный конвертор, содержащий задающий генератор, выход которого подключен ко входу генератора пилообразного напряжения, выходом соединенного с одним из входов компаратора, выход которого подключен к первым входам двух селекторов, вторые входы которых через делитель частоты соединены с выходом задающего генератора, а выходы селекторов подключены через последовательно включенные усилитель мощности, выпрямитель и фильтр к выводу для подключения нагрузки, соединенному через цепь обратной связи с другим входом компаратора, триггер с блоком для установки его в исходное состояние, подключенным к одному из входов триггера, другой вход которого соединен с выходом дополнительно введенного и входом подключенного к выводам для подключения нагрузки нуль-органа с источником опорного напряжения, причем выход триггера соединен с третьими входами указанных селекторов.

Наличие триггера в известном стабилизированном конверторе снижает надежность работы схемы защиты, так как триггер подвержен влиянию импульсных помех, что может привести к ложному срабатыванию защиты.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизированный конвертор, содержащий задающий генератор, выход которого подключен ко входу генератора пилообразного напряжения, выходом соединенного с одним из входов компаратора, выход которого подключен к первым входам двух селекторов, вторые входы которых через делитель частоты соединены с выходом задающего генератора, а выходы селекторов подсоединены через последоательно включенные усилитель мощности, выпрямитель и фильтр к выводу для подключения нагрузки, соединенному через цепь обратной связи с другим входом компаратора, нуль-орган с источником опорного напряжения, выходом подключенного к третьим входам селекторов, транзисторный ключ с резисторной нагрузкой, диод и резистор, причем вход транзисторного ключа подключен к выходу нуль-органа, а выход через диод - ко входу нуль-органа, через резистор подсоединенному к выходу для подключения нагрузки.

Недостатком известного устройства является появление в разделительном управляющем трансформаторе двухтактного усилителя мощности при резком запирании селекторов, как это предусмотрено в прототипе, несанкционированных выбросов напряжения за счет накопленной в его индуктивности энергии. Указанные выбросы могут привести, с учетом конечного времени рассасывания носителей в базе транзисторов усилителя мощности, к одновременному открытому состоянию обоих транзисторов, сквозным токам через них и нережимам работы, приводящим к их отказам.

Целью изобретения является повышение надежности конвертора путем исключения отказа усилителя мощности при срабатывании защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее задающий генератор, выходом соединенный с генератором пилообразного напряжения, выход которого соединен с одним из входов первого компаратора, выходом подключенного к первым входам двух селекторов, вторые входы которых через делитель частоты соединены с выходом задающего генератора, усилитель мощности, выход которого через выпрямитель и фильтр подключен к выходным выводам, соединенным также с цепью обратной связи, связанной с вторым входом первого компаратора и через резистор - с первым входом нуль-органа узла защиты, второй вход которого подсоединен к источнику опорного напряжения, а выход присоединен к входу транзисторного ключа, выход которого через резистивную нагрузку подключен к дополнительному источнику питания и непосредственно через диод - к первому входу нуль-органа, второй компаратор и интегрирующую цепь, вход которой подключен к выходу нуль-органа, выход - к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - с третьими входами селекторов.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого преобразователя.

Опорная частота задающего генератора 1 подается на генератор 2 пилообразного напряжения и делитель частоты. Пилообразное напряжение сравнивается с напряжением, снимаемым с цепи 4 обратной связи, в компараторе 5. Импульсы с широтной модуляцией поступают на один из входов селекторов 6 и 7, на другие входы которых поступают импульсы с делителя частоты. Выходы селекторов через разделительный управляющий трансформатор 8, двухтактный усилитель 9 мощности, силовой трансформатор 10, выпрямитель 11, сглаживающий фильтр 12 подключен к выходным клеммам U_вых, входу цепи обратной связи и первому выводу резистора 13, второй вывод которого соединен с первым входом нуль-органа 14, второй выход которого подключен к выходу источника опорного напряжения U_оп, а выход через интегрирующую цепь 15 и второй компаратор 16 к третьим входам селекторов 6 и 7. Кроме того, выход нуль-органа соединен с входом транзисторного ключа 17, выход которого через резистор 18 подключен к источнику питающего напряжения +Е₂ и через диод 19 - к первому входу нуль-органа.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

При подключении к преобразователю питающих напряжений Е₁ и Е₂ задающий генератор 1 формирует импульсы опорной частоты большой скважности, которые обеспечивают получение на выходе генератора 2 однополярных пилообразных импульсов, мгновенное значение которых сравнивается с постоянным напряжением на входе компаратора 5. В первый момент времени напряжение на конденсаторе интегрирующей цепи 15 равно нулю. При этом длительность импульсов на выходе компаратора 16 близка также к нулю. Близка к нулю и длительность импульсов на выходе селекторов 6 и 7, усилителя 9 мощности и выпрямителя 11. Близко к нулю и выходное напряжение преобразователя. В связи с тем, что оно заведомо меньше опорного напряжения U_оп, выходное напряжение нуль-органа 14 имеет высокий уровень, за счет чего начинается постепенный заряд конденсатора интегрирующей цепи 15 и находится в насыщенном состоянии транзисторный ключ 17. Его выходное напряжение близко к нулю, диод 19 заперт и не оказывает влияния на вход нуль-органа 14. По мере заряда конденсатора интегрирующей цепи 15 увеличивается длительность выходных импульсов компаратора 16, что обеспечивает постепенное увеличение выходного напряжения конвертора и плавный заряд конденсатора сглаживающего фильтра 12. Плавный выход на режим конвертора позволяет избежать бросков тока через усилитель мощности в момент включения и обеспечивает экспоненциальное накопление энергии в реактивных элементах. После увеличения выходного напряжения конвертора до номинального уровня дальнейшее увеличение длительности управляющих импульсов на выходе селекторов 6 и 7 прекращается, так как длительность этих импульсов определяется выходным сигналом компаратора 5, который входит в состав следящей системы, обеспечивающей стабилизацию выходного напряжения преобразователя. Предположим, выходное напряжение преобразователя увеличилось свыше номинального значения, что приводит к увеличению входного напряжения цепи 4 обратной связи и снижению напряжения на ее выходе. Длительность выходных импульсов компаратора 5 снижается, что возвращает выходное напряжение конвертора в исходное состояние.

В случае превышения выходным напряжением допустимого уровня, определяемого величиной опорного напряжения, выходное напряжение нуль-органа становится равным нулю и оно запирает транзисторный ключ 17. Напряжение на выходе транзисторного ключа увеличивается до величины +Е₂, диод 19 открывается и фиксирует потенциал на входе нуль-органа 14, величина которого определяется напряжением +Е и резисторами 13 и 18 и выбирается из условия удерживания нуль-органа в открытом состоянии. Низкое выходное напряжение нуль-органа приводит к разряду конденсатора интегрирующей цепи 15, что вызывает плавное уменьшение длительности управляющих импульсов и медленное снижение выходного напряжения. Следующее включение преобразователя возможно только после снятия первичного питания.

Использование предлагаемого стабилизированного преобразователя позволяет повысить надежность конвертора при срабатывании защиты, а также улучшить переходные процессы при подаче на него первичного питания. (56) Авторское свидетельство СССР N 548929, кл. Н 02 М 7/12, 1977.

Авторское свидетельство СССР N 586530, кл. Н 02 М 3/24, 1977.

Формула изобретения

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий задающий генератор, выходом соединенный с генератором пилообразного напряжения, выход которого соединен с одним из входов первого компаратора, выходом подключенного к первым входам двух селекторов, вторые входы которых через делитель частоты соединены с выходом задающего генератора, усилитель мощности, выход которого через выпрямитель и фильтр подключен к выходным выводам, соединенным также с цепью обратной связи, связанной с вторым входом первого компаратора и через резистор - с первым входом нуль-органа узла защиты, второй вход которого подсоединен к источнику опорного напряжения, а выход присоединен к входу транзисторного ключа, выход которого через резистивную нагрузку подключен к дополнительному источнику питания и через диод - к первому входу нуль-органа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет исключения отказа усилителя мощности при срабатывании узла защиты, введены второй компаратор и интегрирующая цепь, вход которой подключен к выходу нуль-органа, выход - к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - с третьими входами селекторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1