Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 081075(21) 2178900/07 с присоединением заявки рео (23) Приоритет (43) Опубликовано 050278. Бюллетень % 5

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) ЬЭ ВМ (б1) М. Кл.

Е 05 F lj64

Гооудоротоонный комнтот нанета йенннотроо CGGP на делам неойротоннй н открытой (53) УДК 621. 316.722., 1 (088.8) (45) Дата опубликования описания 240l78

С.Н.Сигаловский, Ю.И.Белоносов и В.Г.Пекелис (72),À âòîð û изобретения (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания различных электронных схем.

Известен стабилизатор выходного напряжения, содержащий схемусравнения пилообразного напряжения с напряжением рассогласования, генератор пилообразного напряжения, генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов с выхода .схемы сравнения, специальные схемы для управления транзисторами силового двухтактного преобразователя, схему защиты по току (lj.

Недостатком этой схемы является то, что ее нельзя использовать для непосредственного подключения к первичной промышленной сети без развязывающих дополнительных трансформаторов.

Известен также стабилизатор напряжения, содержащий выходной фильтр, ключевой регулирующий элемент, устройство управления ключом, формирователь импульса переменной длительности, схему управления длительностью импульса, генератор управляемой частоты, схему управления частоты, схему пуска. подсоединенную через схему

ИЛИ к формирователю импульса и генератору частоты $2j. Недостаток стаб»лизатора заключается в том, что схему управления нельзя испольэовать для управления регулируемым преобразователем с понижающим трансформатором.

Известен также стабилизатор напряжения, содержащий автогенератор, источник опорного напряжения, генератор пилообразного напряжения, диоднотранзисторный ключ, коммутирующее

10 устройство, делитель выходного напряжения f 3 ).

Недостатком этого устройства является то, что его нельзя использовать при подключении силового преобразователя непосредственно к промышленной сети.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является импульсный стабилизатор постоянного напряжеQ0 ния, содержащий двухтактный силовой преобразователь напряжения на транзисторах, выполненный по мостовой схеме и подсоединенный через фильтр низких частот и резисторный датчик тока, 25 соединенный со входом блока для защиты от аварийных режимов, к выходу для подключения нагрузки, соединенному с одним из входов усилителя рассогласования, другой вход которого

30 Подключен к источнику опорного налря591846 кения, а выход — к одному иэ входов компаратора, другим входом соединенного с выходом генератора пилообразноного напряжения, входом подключенного к прямому выходу генератора тактовых импульсов, инверсный, выход которого подключен к счетному входу Т -триггера, к выходам которого и к прямому выходу генератора тактовых импульсов попарно подключены входы генератора тактовых импульсов, попарно подключены входы логического блока И-ИЛИ-НЕ, выходами соединенного со входами ЧЬ . триггера, причем к вы содам T -триггера и ЯЯ вЂ” триггера подключены входы двух усилителей мощности с транс форматорными)выходамифаждый иэ которых подключен к базовым цепям транзисторов двухтактного силового преобразователя, и узел пуска-останова ):4Д.

Недостатком этого устройства является то, что на обмотках трансформаторов усилителей мощности при их запира. нии возникает противо-ЭДС, в результате чего к базам транзисторов преобразователя, которые к данному моменту находились в запертом состоянии,. йрикладывается отпирающий импульс. В то же время транзисторы, находившиеся к этому моменту в насыщенном состоянии из-за конечного времени запирания не-, которое время продолжают пропускать коллекторный ток. Таким образом, может возникнуть сквозной ток значительной величины, который существенно снижает надежность работы транзисторов силового преобразователя впл4ть до выхода их из строя. Особенно опасен режим сквозного тока в силовых преобразователях, собранных по мостовой схеме.

11елью изобретения является исключение сквозных токов и тем самым повышение надежности работы стабилизатора.

Для достижения этой цели в импульсном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем двухтактный силовой преобразователь напряжения на транзисторах, выполненный по мостовой схеме и подсоединенный через фильтр низких частот и резисториый датчик тока, соединенный со входом блока для зашиты от аварийных режимов, к выходу для подключения нагрузки, соединенному с одним их входов усилителя рассогласова. ния, другой ьход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход — к одному иэ входов компаратора, другим входОм соединенного с выходом генератора пилообразного напряжения, входом подключенного к прямому выходу генератора тактовых импульсов, инверсный выход которого подключен к счетному входу Т -триггера, к выходам которого и к прямому выходу генератора тактовых импульсов попарно подключены входы логического блока

На фиг.2 представлены временные диаграммы импульсов на выходе блоков

55 стабилизатора: 26 — генератора 1 4 (прямой выход), 27 — Т триггера

15 (прямой выход), 28 — логического блока совпадения 23, 29 — логического .блока И-ИЛИ-HE 17 (первый выход),30 логического блока И-ИЛИ-HE 17 (второй выход), 31 — генератора 20, 32 -компаратора 21, 33 — Rg -триггера 16 (инверсный выход), 34 — на базе одного из транзисторов силового преобразования, например 3.

И-ИЛИ-HE выходами соединенного со входами RS -триггера, причем к выходам Т™-триггера и Я — триггера подключены входы двух усилителей

5 мощности с трансформаторными выходами, каждый иэ которых подключен к базовым цепям транзисторов двухтактного силового преобразователя, и узел пуска-останова, новым является то, что, стабилизатор снабжен логическим блоком совпадения, входы которого подключены к выходам компаратора, блока для защиты от аварийных режимов и блока пуска-останова, а выходы — к двум вхо ° дам логического блока И-ИЛИ-НЕ, На фиг.1 представлена принципиальная схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения; на фиг.2 временные диаграммы импульсов на выходе блоков стабилизатора.

Ж Силовая часть схемы импульсного стабилизатора содержит двухтактный силовой преобразователь напряжения на транзисторах 1-4, трансформаторе Ь и демодуляторе 6, в состав которого

Яб входит фильтр низких частот на дросселе 7 и конденсаторе 8. Выходное напряжение подается на нагрузку 9.

Управляющая часть состоит иэ усилителей мощности 10 и 11 с трансфорЗ) маторами 12, 13 на выходе, обмотки12, 13 и 12, 13 которых включены в базовые цепи транзисторов 1-4, генератора

14 тактовых импульсов, инверсный выI! !! ход которого подключен ко входу . Т триггера 15, управляющая часть также включает HS -òðèããåð 16, входы которого соединены с выходами логического блока И-ИЛИ-HE 17, источника 18 опорного напряжения, подключенного к одному из входов усилите ля рассогласования 19, выход которого наряду с выходом генератора 20 пилообразного напряжения подключен ко входу компаратора 21. Выход компарато. ра 21 и выход блока 22 для защиты от

46 аварийных режимов подключены к логическому блоку совпадения 23, ко входу которого подключен также исполнительный элемент 24 блока пуска-останова (который на схеме не показан). Блок для защиты от аварийных режимов подключен к резисторному датчику тока 25.

591846

Формула изобретения

Стабилизатор работает следующйм образом.

В нормальном (при,стсутствии ана рий) режиме с выхода (22) и (24) на выходы (23) подаются сигналы s виде погической 1 ., При равенстве напряжения пилы и усилителя рассогласования в момент на выходе компаратора 21 появля3

Ьтся логический 0, а на выходе блока совпадения 23 - логическая 1

В этот момент происходит переключение триггера 16 и, как видно из временных диаграмм, длительность импульса управления на базах транзисторов преобра.,зователя (3 или 4)Ф =t — tо равно цлительности хода пилообразного напрякения до момента сравнения С1 .

При аварийном режиме на выходе (22, постоянно имеется логический 0 „ а на выходе 23 1 . В результате этого переключение RS - триггера

16 будет происходить практически однонременно с Г - триггером 15.

Фиэировка усилителей 10 и 11 и трансформаторов 12 и 13 выбирается так, чтобы напряжения на базовых обмотках (12 H 13) имели фазовый сдвиг, аналогичный сигналам на диаграммах

27 и 33. Таким образом, н аварийном режиме происходит сдвиг по фазе напряжения на выходах (16 и 11) так, что напряжения на обмотках (12 и 13) находятся в противофазе, в то же время режим работы усилителей 10 и 11 и трансформаторов 13, 12 не меняется.

Аналогичным образом работает схема управления при раэмыкании контак та (24) (режим — останов ), когда на этот вход (23) подается логический 0 .

Реализация предлагаемой схемы и испытания макета показали, что надежность работы преобразователя существенно повысилась в то время, как без введения блока совпадения, имели место выходы из строя транзисторов силового преобразователя по причине возникновения сквозных токов при включении усилителей мощности по известным схемам.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий днухтактный силовой преобразователь напряжения на транзисторах, выполненный по мостовой схеме и подсоединенный через фильтр низких частот и резисторный датчик тока, соединенный со входом блока. для защиты от аварийных режимов к выходу для подключения нагрузки,соединенному с одним иэ входов усилителя рассогласования, другой вход которого подключен к источнику опорного

10 напряжения, а выход — к одному иэ входов компаратора, другим входом соединенного с выходом генератора пилообразного напряжения, входом подключенного к прямому выходу генератора !

Е тактовых импульсов, инверсный выход которого подключен к счетному нходу Т вЂ” триггера, к выходам которого и к прямому выходу генератора тактовых импульсов попарно подключены входы логического блока И-ИЛИ-НЕ, выходами соединенного со входами й8 триггера, причем к выходам Т-триггера и R5 — триггера подключены входы двух усилителей мощности с трансформаторными выходами, каждый иэ которых подключен к базовым цепям транзисторов двухтактного, силового преобразователя и узел пуска-останова отличающийся тем, что, с

30 целью повышенйя надежности работы стабилизатора путем исключения сквозных ,токов транзисторов, стабилизатор снаб" жен логическим блоком совпадения, входы которого подключены к выходам ком35 паратора блока для защиты от аварийI ных режимов и блока пуска-сстанова, э выходы — к двум входам логического блока И-ИЛИ-НЕ.

Источники информации, принятые во ннимание при экспертизе:

1 ° Схема стабилизации выходного напряжения статического преобразователя частоты постоянного напряжения или инвертсра. Патент ФРГ.Р 1961705, кл. 21 е 7/10, 1967.

2. Схема защиты, обеспечивающая плавное включение импульсного регулятора. Патент США 9 3733540,кл.321-47, 1968.

3. Стабилизированный преобразователь напряжения. Авторское свидетель ство СССР 9419873,кл. G 05 F 1/56, 1970.

4. Стабилизатор с широтноимпульсной модуляцией, Патент США Р 3670234, кл. 321-18, 1970.

591846

Юиз 2

Составитель В.широков

Редактор И.Тимофеев Техред Н.Бабурка Корректор A.Âëàñåíêî

Закаэ 589/40 Тираж 1033 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4