Стабилизатор постоянного напряжения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

If! 6491О8 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.05.76 (21) 2362607/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 25.02.79.Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 28.02., 9 (5l ) М. Кл

Н 02 М 3/28

Государственный комитет

СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316. .722.1 (088.8) М. В. Колоколов, Л. М. Зарецкий, Н. П. 11заковр и E. М. Коновалов

11;;:

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕН1!Я

Изобретение предназначено для использования в качестве вторичного источника электропитания аппаратуры различного назначения, в частности в аппаратуре связи, вычислительной техники, автоматики.

Известен стабилизатор напряжения, содержащий силовую часть (переклк>чающие транзисторы, силовой трансформатор, выпрямитель, фильтр), устройство управления, датчики тока и регулятор напряжения с устройством вольт-секундного выравнивания (1). 10

Недостатком его является то, что частота преобразования зависит от формы петли гистерезиса сердечника силового высокочастотного трансформатора и приложенного к трансформатору напряжения, т.е. от времени

15 перема гни чивания ферром а гнитного м атериала сердечника трансформатора.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой блок, выполненный на базе полупро- 20 водникового -инвертора с переключающими транзисторами и выходным трансформатором, один вывод вторичной .цепи которого соединен с первым входным выводом выпрямителя с фильтром, выходом подсоедннеllfioго Ix выводам для подключения нагрузки, управляющий блок, o«T«Hill! I ll пз задающегo генератора, выход которого соединен со входом счетного триггера, выходамп подключенного к первым входам двух схем совпадения, выходы которы; соединены с базамп г1ерекл1оча1о!цпх трап:IIOT«p«B II;IBepToprI, датчик тока и регул1пор нацряжсш!я (2).

Недостатками такого стабилизатора является то, что. регулгп«р напряжения с устройством вольт-секуfi off«I выравнивания достаточно сложен, TBi как по принципу его работы требуется палпчцс одного амплитудно-импульсного модулятора, днуx широтноимпульсных модулятор«в, узл;! управления одного из IIIIfpoTH«-им им. Iь«11ы х модмляторов, дифференц!1ал1.п!1гo успп!!т:11!! н двух фильтров нижних частот. ар!1мс тсгo. на рез !OTIIBHI lx датч11ках тока выделяет B м щность, значительно большая чем та. к«торая требуется для управления и!фферснц1!ильным усилителем устройства вольт-сскундного выравнивания, что ухуiiiiaeT IxH1, преооразователя. На резпстпвных д:-п! IixfHx тока, включенных в эмцттсрныс цспп ключевых транзисторов, выделяется напряжение, про649108

3 порциональное сумме тока нямапшчнвания трансформатора и тока нагрузки, пересчитанного В первичную обмотку. Тяк как информация О вольт-секундной асимметрии содержится только в токе намагничивания S трансформатора, который во много раз меньше тока нагрузки, значительно затрудняется выделение !юлсзной информации и снижается чувсTBIITCCII íocòü устройства вольт-секундного выравнивания.

Цельк) нзоорстсния является уffpof)LB!fife схемы источника. увеличение его нялсжности и (хПЛ.

Это 3ocTIII лстся тем, что в Ifpc 3ëo>f(clllfo»l .

СТЯОИЛ ИЗЯ 1ОРС ПОСТОЯННОГО H L!11P515!»CНН 51, <. Одержащем силовой блок, вы!юлнснный i!H олзе полупроводникового инверторл с и(рсключ I IOILLII»III транзистор I»III н выхолны I тря,;(формлтором, î1f III Вывод втори !ной 11 fill которого соединсll с Ifcj)BI !»f в.»одным выводом

ВЫПРЯ»1 НТ(»15! C фиЛ ЬTPO»I, ВЬ)ХОЛОХ1 f)OXCO(. affненно!о к выводам лля 1к>лклк>чсния нагрузки, унравляк>щий Олок, состоящий из 31;11110ще! о генератора, выход KOTO()(sl î соединен со входом счетного трнгl сря. Выходами подключенного к первым входам двух схем совпадения, выходы которых соединены C бязлми переключающих транзисторов инвертора. датчик тока и регулятор нанряжеllli5i, новым является то, что датчик тока выполнен в виде трансформатора тока, через одну часть первичной цепи которого, Выполненной в виде отдельной обмотки, ко второму входному 30 выводу выпрямителя с фильтром, подключен другой вывод вторичной цепи выходного трансформатора, первичная цепь которого включена между коллекторами перекл!очаюших транзисторов полупроводникового инвертора через другую часть первичной цепи трансформатора тока, вторичная цепь которого соединена с нагрузочным резистором, а регулятор напряжения выполнен В виде блока, состоящего из двух пиковых детекторов разной полярности, входы которых сое- 4О динены с указанным нагрузочным резистором, а между выходами включен суммирующий резистор, сумматора, один из входов которого соединен со средней точкой суммирующего резистора, другой вход — с одним из выводов для подключения нагрузки, ши45 ротно-импульсного модулятора, одним из входов соединенного с выходом задающего генератора управляющего блока, другим входом — с выходом сумматора, а выходом— со вторыми входами указанных двух .схем совпадения, и аналогового кл)оча, вход которого соединен с одним из выходов счетного триггера управляющего блока, а выход— с первым из указанных входов сумматора и средней точкой суммирующего резистора.

На фиг. 1 показана схема стабилизатора постоянного напряжения, силовой каскад которого выполнен по двухтактной схеме со средней точкой коллекторной обмотки; на фиг. 2 — схема включения тр нс<((орматора тока В СиЛОвОм каскаде, в),!Нолнсннох) и<> мостовой схеме.

Стабилизатор сол(р>ки! силовои Олок 1, ВЫ НОЛ Н(Н Н ЫИ II(I Очлк>щими трянз!Гсторями 2, 311 выходным трансформ ггором -(с Ilcрви 1111>l»ill обмотками 5, 6 If BT()j)ll ill()l Обмот1.ОИ i, О 11!f1 ВЬ!ВОД КОТOP(>if (О(ЛН1!Сll (. Н PBI>1»1

Вх01нь)м Вы Ботом Bl>III(>sl»ffl Гс.15! 8 ((j)lli! ü f (н)ч

ВЫ» ОДОХ! Il<);LCOCCLII IICIIIIOI О К Вl>! ВОЛ))М»l., I>I

Н О Д и, 1!О Ч (Н Н 5! Н 11! Р Х 3 l» I I . > 1 Р 11 Н, I s l I< > I l f I f l! (), 1 О !» .

СОСTOIIT 113:!)!,1)IEOIILCI 0 I \ fl(1)11 ГО!)!! 10, Вь(ход

КО I o (> I О (0(> 1! !1011 (0 В»,О 10»1 < ЧС 1 1!О О I Р Ië I

I (р)! 1 1 . Вl>!ХОT)l Хl и полк, I loч(II!10ÃÎ к Il(j) В1>1м

В. »О 111»! (i »c»! COB II(I;le!Ill sf 1 ll 1 ).. 1 1!Т И 1» токл ! Выполнен в виде транс(!>Ор»!яторл ! 5 тока 12 с нсрвнчнымн оом(Il(LI»>ll 16 и 17, комненснру!О!Ней Оомоткой 18 и в l»(>>i!!ol! обмо Гкой 19 с ил грузо IHI I»1 резистором 20.

Регул)п )p 21 напряжения c(>c!01!1 ilç и!иротНо-импульсно О модуляторл 22,: чмлторл

23. пиковых детектор<и) 2-1 II 25 разной Ilo,151j)II()("111, ВХОДЫ II (. 113(!) зочным резистором 20, а между Вь!ходя»!и вк.!!очен с» ммирующий резистор 26, аналогового клк>чя 27, Вхо(которого сос(ннсн с олIll!»I 1!3 ВЫ ХОЛОВ С»<СTIIOI ТРИГГЕРЯ X IIP;II),15IIÎнгсго блока.

Стабилизатор работает следующим образом.

При Включении стабилизатора импульсы с удвоенной частотой преобразования с задающего генератора 10 поступа!от на вход счетного трипера 11 и на вход широтноимпульсного модулятора 22. С выходов счетного триг,"ера 11 прямоугольные импульсы со скважностью ) =2 !юстунают на входы схем совпадения 12 и 13, которые управляют переключающими транзисторами 2 и 3.

Выходное напряжение стабилизатора сравнивается с опорным и усиливается c»3»fматором 23. Усиленный сигнал ошибки поступает на вход широтно-импульсного модулятора 22, а с его выхода импульсы, модулированные Ifo длительности, постунакл Ild вторые входы схем совпадения 12 и 13. При увеличении (уменьшении) выходного напряжения на выходе стабилизатора увеличивается (уменьшается) уровень сигнала ошибки на выходе сумматора 23 и соответственно уменьшается (увеличивается) длительность импульсов на выходе широтно-импульсного модулятора. При этом уменьшается (увеличивается) длительность управляющих импульсов, подаваемых со схем совпадения 12 и 13 на переключающие транзисторы 2 и 3, что приводит к уменьшению (увеличению) уровня выходного напряжения стабилизатора и доведению его до номинала. Таким образом осуществляется стабилизация выходного напряжения стабилизатора.

В случае возникновения вольт-секундной асимметрии, вызванной, например, различным временем рассасывания неосновных носителей в переключающих транзис горах 2

3- 1<

It ), Х ВЕ 1 33 Ч И I>cl<>т(Я 0К I!it >t « l t I i! ра 4 и. <, С.i<>i!, В<>ВР<1< т«с1 к<>ласк! 0Р <>:.! < Яереклк> l<110lllllK тр!)н !и 1()j!()!i В к<>: 1< „< II<"IВия им<31,1ь<.а. !

1ри <>тсут< тг)ии Вольт-с(куll it ой;!(!.,1!<,—

j) l! t1 IJX0;I ill>I(ll ci I I P JI >li< ll ll Jl П И Кон!>! T(1 < !iTOp<>h 24 Jl 25 ll1)() и Во!10. 1()ж н)><с I!0 II<>, 53 j>II()< I I<, 0Kc) Зi>I JJ<110TСЯ Ра В II I>1 11И 110;1 О« 0,110т IICIll

Вс I l! 1 Ва Я< I> па С > > )t I! р1 IO II LCD! j)< 3IICTOp< 26, <>ни,LT !!х 1«В<>с It!lilt)JI>l(CIIIIC

0TIIocItTc«IüIIo общей! то IKII cKcмы..Замыкани, Hi!)I.I0ï>IIoã<) кл!оча 27 Icpc:J п<>лу!3 j)llo2, т.е. соединение средней т(>Яки суммпр)юпн г<> резистора 26 и соответственно второго !хо,)а

<. C XI hl c3T0j><< 23 С OOLILC JI <>Якой « . и !>1, B L3 Hном случае не изменяет уровня напряжс;!ия на В!>!хо lc сумматора 23, который nponoplLlt0I1«, ll Си l на;! у Oiil ll()i(ll, При возникновении в<>льт-секун пи)й асимМЕтРИИ фОРМа тОКа НачаГНИЧИВаНИЯ CTclllOвится асимметричной, причем максимальное значение амплитуды в одном из полупериодов становится бо !ьп)е, чем в другом. Форма Iîêà намагничивания повторяется в выхо;(ной обмотк< 19 тра)!сформатора тока 15, и возникающее Ilpli протекании этого тока падение напряжения на нагрузочном резисторе 20 поступает на входы пиковых детекторов 24 и 25. Абсолютные значения напряжений на выходах этих детекторов становятся разными и про!<орционалы:.ымп амплитудам тока намагничивания трансформатора 4 в каждом из полупсрио,LOB. При этом напря>кение В среднеи точке суммирующегo резистора 26 становится отличным от нуля, а полярность этого напряжения указывает, в каком из полупериодов происходит увеличение амплитуды тока намагничивания. Аналоговый ключ 27, управляющий вход которого соединен с одним из выходов счетного триггера 11, замыкается через полупериод работы стабилизатора. При замкнутом состоянии аналогового ключа 27 уровень напря жения на выходе сумматора 23 пропорционален только величине сигнала ошибки. При разомкнутом состоянии аналогового ключа

27 на второй вход сумматора 23 подается напряжение со средней точки суммирующего резистора 26. Тогда напряжение на выходе сумматора 23 становится пропорциональным алгебраической сумме напряжения сигнала ошибки и напряжения в средней точке суммирующего резистора 26.

Таким образом, на вход широтно-импульсного модулятора 22 с выхода сумматора 23 поступает напряжение, величина которого изменяется через полупериод. Причем в течен ие полупер иода, соответствующего разомкнутому состоянию аналогового ключа 27 длительность импульсов на выходе широт-!

10-импульсного модулятора уменьшается или увеличивается в зависимости от полярности напряжения в средней точке сумми!

О

25 зо

>

px ><)lK<» р ...,"I<)j>«26. Прои«. <)пи! !<:!:1>;<Вн<1-.

1.>И I <,Ihil()< 3,,! Ill 1 <<," В;)(13;,! < Ii П(j)hll I J! I I ), <) <<<(>T

IiРМ;! ГОРа j. . > Il>i-01 j> «В I < l! IJ

Ф(>!).Ill/.!а !5.5(>())>(те ни)III Jl(>t IIKCНИЯ.

«одержаший силовой блок, Выполненный на

<>азс полупроводников<но инвсртора с перекл!оча!0ип!и! I транзисторами и Выходным трансформатором, 03IIII вывод вторичной цепи которого соединен с первым Входным выводом выпрямителя с фильтром. выходом подсоединенного к выводам для подкл!очения нагрузки, управляющий блок, состоящий из зада!ощего генератора, выход которого соединен со входом счетного триггера. Bhixoдами подключенного и первым входам двух схем совпадения, выходы которых соединены с базами переключающих транзисторов инвертора, датчик тока и регулятор напряжения, отличающиися тем. что, с целью упро-! цения схемы, увеличения надежности и КП3, датчик тока выполнен в виде трансформатора тока, через одну часть первичной цепи которого, выполненной в виде отдельной обмотки. ко второму входному выводх Выпрямителя c фильтром подключен другой вывод втори !ной цепи выходного трансформатора, первичная цепь которого вил 10чеиа междм коллектОрами переключающих транзисторов полупроводникового инвсртора через другую часть первичной цепи трансформатора тока, вторичная цепь которого соединена с нагрузочным резистором, а регулятор напряжения выполнен в виде блока. состоящего из двух пиковых детекторов разной полярности, входы которых соединены с указанным нагрузочным резистором, а между выходами включен суммирующий резистор, сумматора, один из входов которого соединен со средней точкой суммирующего резистора, другой вход — с одним из выводов для подключения нагрузки, широтно-импульсного модулятора, одним из входов соединенного с выходом задающего генератора управляющего блока, другим входом — с вь ходом сумматора, а выходом— со вторыми входами указанных двух схем совпадения, и аналогового ключа, вход которого соединен с одним из выходов счетного триггера управляющего блока, а выход — с первым из указанных входов сумматора и средней точкой суммирующего резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CLIIA Хо 3657631, кл. 321 — 2, 1969.

2. Патент США Хо 3873903, кл. 321 вЂ, 1969.

649108 вериг 1

Редактор Е. Кравцова

Заказ 574/52

Составитель С. Горбачева

Техред О. Луговая Корректор Л. Веселовская

Тираж 856 1о,!пис нос цНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва, Ж-35, Рау инска я и а б., д. 4(5

Филиал П11П «Патент», г. Ужгород, ул 11роектная, 4