Стабилизированный конвертор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТВЛЬСТВУ

Сеюз Советских

Свциалистическик

Рес публии нц 74872 1 (61) Дополнительиоа к авт. свид-ву (22) Заявлено, 160578 (21) 2629064)24-07 с присоединением заявки Nо (23) Приоритет

Опубликовано 150780, Бюллетень М 26

Дата опубликования описания 1507.80 (51)м. л.

Н 02 М 3/335

Государственный комите

СССР по делам изобретений и открытий (5$) YPg 621.314. . 57 (088.8) II. А. Толмириди, М. А ..Ягупов и Н. Е, Комраков (72) Автсры изобретения (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке вторичных источников питания.

Известен преобразователь напря-, жения (1)Ä который содержит задаю-, щий генератор, генератор пилообразного напряжения, компаратор, усилитель мощности, выпрямитель, фильтр, ! цепь обратной .связи, делитель часто;ты и два селектора, вход делителя ча стоты подключен к выходу задающего генератора, входы селекторов к выходу делителя частоты и выходу ксмпаратора, выходы селекторов ко вхо= ду усилителя мощности.

Известен преобразователь напряжения (2), который содержит генератор пилообразного напряжения, схему сравнения, коммутатор, усилитель мощности, триггер, узел синхронизации, трансформатор, выпрямитель с фильтром. Между выходом устройства и схемой сравнения включен усилитель обратной связи. Коммутатор выполняет те же функции, что и-селекторы импульсов в преобразователе (1) . Стабилизация осуществляется эа счет изменения длительности импульсов, поступающих с выхода схемы сравнения через ком-. мутатор на вход усилителя мощности.

S Выходное напряжение в этих устройствах равно среднему эа период значению импульсов напряжения на выходе выпрямителя и выделяется, как правило, индуктивно-емкостным фильтром.

К недостаткам известных устройств можно отнести то, что при включении на вход фильтра в первый момент времени поступает немодулированное напряжение. При этом в контуре, образованном дросселем и конденсатором фильтра, возникает переходной процесс, приводящий к появлению выбросов выходного напряжения, снимаемого с конденсатора, сверх номинального значения и возникиовению аномально-больших токов, протекающих через дроссель, а следовательно, и через транзисторы усилителя мощности. Это может привести к выходу из строя элементов усилителя мощности и питаемой аппаратуры.

Неисправности в последовательной цепи, соединяющий выход устройства со входом элемента, преобразующего

748721.-постоянное напряжение в последовательность импульсов (компаратор в преобразователе 11) и схема сравнения в преобразователе (2)) и неисправности самого элемента существенным образом влияют на правильную работу всего устройства. Если в це- . пи обратной связи или компараторе в преобразователе (1) или в усилителе ббратной связи и схеме сравнения в преобразователе (2) произойдет неисправность, при которой на выходах компаратора или схемы сравнения установйтся напряжение, позволяющее имйфтьсам с выходов делителя часто-..ы прохбдить на вход усилителей мощности без модуляции, то выходное напряжение в этих устройствах увеличивается в 1,5-2 раза,что,как правило, недопустимо для питаемой аппаратуры.

Из известных устройств наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является стабилизированный конвертор, который содержит силовой выпрямитель, выход которого подключен к входу фильтра, а вход к выходу усилителя мощности на транзисторах, база каждо "го из которых через резисторы соеди" нена с выводами управляющих полуобмоток и через диоды с выводами запирающих полуобмоток, трансформаторы предварительных усилителей, широтноимпульсный модулятор, один вход которого соединен с выходом устройства через цепь обратной связи, а другой через формирователь пилообразного напряжения с выходом задающего генераора, элементы И, делители частоты, инверторы и вспомогательный,стабилизатор напряжения.

Данное устройство имеет следующие недостатки, При уменьшении входного напряжения широтно-импульсный моду" лятор будет увеличивать длительность имйульсов, пбступающих на базы сило вых транзисторов с управляющих обмоток. При некотором минимальном значении входного напряжения запас регулирования выходного напряжения будет йсчерпан и на выходе модулятора установится постоянное напряжение, при котором импульсы с вйходов делителя частоты будут проходить на базы транзисторов предварительнйх усилителей без изменения длительности.

При этом в форме напряжения, снимаемого со вторичных полуобмоток управляющего трансформатора будет отсутствовать пауза на нуле . Отсутствие паузы между управляющими импульсами, поступающими на баэы силовых .транэи ""торов, приводит к появлению сквозных токов, в несколько раэ превышающих йоминальные значения коллекторных токов. Большие импульсные перегрузки по мощности и току, обусловленные наличием сквозных токов, снижают надежность преобразователя.

При значительном уменьшении выходного напряжения вспомогательного стабилизатора, при era неисправности силовые транзисторы выходят из насыщения и начинают работать в активной области. При этом резко увеличивается мощность, рассеиваемая транзисторами, что в конечном итоге

:может привести к выходу их из строя.

Увеличение напряжения при его неисправности приводит к возрастанию управляющего и запирающего напряжений, прикладываемых к переходам база — эмиттер силовых транзисто- . ров, которые становятся равным или даже несколько превышающим предельно допустимое значение.

Если н цепи обратной связи или широтно-импульсном модуляторе произошла неисправность, приводящая к установлению на его выходе такого

20 напряжения, при котором импульсы с выходов делителя частоты через схемы И поступают на базы транзисторов (предварительного управляющего усилителя) беэ изменения длительности, т.е. беэ модуляции, то широтно-импульсный модулятор не оказывает влияния на работу устройства и преобразователь теряет свои ста- билизирующие свойства. Кроме нарушения нормальной работы преобразователя, это приводит к тому, что из-за отсутствия паузы между импульсами, конденсатор выходного фильтра заряжается до амплитудного значения прямоугольного напряжения, и напряжение на выходе преобразователя может превышать номинальное в 1,5-2 раза, что недопустимо для питаемой аппаратуры.

При включении преобразователя

40 напряжение на выходе фильтра в первый момент равно нулю. На выходе широтно-импульсного модулятора устанавливается постоянное напряжение, при котором на базе силовых транзисторов усилителя мощности со вторичных полуобмоток управляющего трансформатора поступает немодулированное прямоугольное напряжение.

Аналогичное напряжение с выхода усилителя мощности через выпрямитель поступает на вход фильтра.

Известно, что при включении выпрямителей, работающих на индуктивноемкостной фильтр, возникает пере- . ходной процесс в колебательном 5 контуре, образованном дросселем H конденсатором. При этом на конденсаторе возможно появление значительных перенапряжений, а в дросселе возникновение аномально-больших

gQ токов. Нарастание напряжения на конденсаторе фильтра отстает по

Case от роста тока в дросселе. По- . этому, когда напряжение на конденсаторе достигает величины, после . д которой дальнейший рост выходного

748721

lS напряжения, переданного по цепи обратной связи на вход широтно-импульсного модулятора, будет отрабатываться за счет уменьшения длительности импульсов, ток в дросселе может в несколько раэ превы- 5 шать установившееся значение. Поскольку энергия на фильтр поступает через силовые транзисторы усилителя мощности, при включении преобразователя коммутируемые транзисторами токи могут значительно превышать свои установившиеся значения, что может привести к выходу их йз строя.

Кроме того, поскольку на время установления номинального выходного напряжения силовые транзистоРы уп-! равляются немодулированным прямоугольным напряжением, в котором отсутствует пауза на нуле,возникаю- щ щие при включении значительные перегрузки по току и мощности в транзисторах, вызванные переходным про; цессом в фильтре, усугубляются появлением сквозных токов.

Опережающее нарастание тока в дросселе приводит к тому, что к моменту времени, когда напряжение на конденсаторе достигает номинального значения, ток в дросселе превышает свое установившееся значение; так как этот ток является зарядны г током конденсатора, то заряд конденсатора будет продолжаться и напряжение на нем увеличиваться. Это выходное напряжение, увеличенное 35 сверх номинального значения, через цепь обратной связи поступает на вход широтно-импульсного модулятора. Стремясь поддержать выходное напряжение постоянным, широтно- 40

,импульсный модулятор уменьшает длительность импульсов, поступающих на вход фильтра. Но так как фильтр является инерционным звеном и ток дросселя мгновенно измениться не мЬжет, то еще некоторое время он будет продолжать заряжать конденсатор, что приведет к появлению выброса выходного напряжения., Таким образом, нарастание выходного напряжения при включении преобразова- теля будет сопровождаться появлением выброса выходного напряжения, длительность и амплитуда которого ,,определяются параметрами фильтра. .Наличие выброса выходного напряжения в большинстве случаев недопустимо для питаемой аппаратуры.

Таким образом, перечисленные не,достатки .могут служить причийой выхо:да из строя как преобразователя,так и питаемой аппаратуры, что снижает надежность системы в целом.

Целью изобретения является повышение надежности стабилизированного преобразователя. 65

Поставленная цель достигается тем,, что стабилизированный конвертер, который содержит силовой выпрямитель с фильтром, подключенный к выходному трансформатору двухтактного уси" лителя мощности на транзисторах, базы которых через резисторы соеди нены с выводами полуобмоток трансформатора управляющего предварительного усилителя и через диоды подключены к выводам полуобмоток запирающего предварительного усилителя, каждый иэ которых выполнен по двухтактной схеме на транзисторах, причем базы первого из них соединены с выходами первой пары, а базы .второго с выходами второй пары логических элементов И, причем первые входы первой пары соединены с соответствую- щими выходами первого делителя частоты, а первые входы второй с соответствующими выходами второго делителя частоты, вторые же входы пер-вой пары соединены " выходом широтно-импульсного модулятора непосредственно и через инвертор подсоедине" ны ко вторым входам второй пары, первый вход широтно-импульсного модулятора связан с выходом формиро- вателя пилообразного напряжения, а второй вход — с выходными выводами, входы делителей частоты соединены между собой через другой инвертор, причем вход последнего подключен

;ic выходу задающего генератора и ко входу формирователя пилообразного напряжения и вспомогательный стабилизатор напряжения связанный со ,;входами предварительных усилителей, снабжен источником, опорного напряжения, первым и вторым двухрезистивными делителями напряжения, под- ключенными к выходу вспомогательного стабилизатора, и компаратором, первый вход которого подключен к средней точке первого резистивного делителя и через обратный диод ко второму входу широтно-импульсного модулятора, первый же вход последнего связан со средней точкой второго резистивного делителя и через первый конденсатор с выходом формирователя пилообразного напряжения, который через второй конденсатор соединен со вторым входом упомянутого компаратора, подключенным через резистор к средней точке - RC -цепи, резистивный вход которой связан с выходом опорного источника, причем выход компаратора подключен к третьим входам"йервой пары логических элементов И, а второй вход широтно- импульсного модулятора подключен к одному иэ входных выводов непосредственно.

На фиг. 1 показана функциональная хема предлагаемого конвертора1

748721

65 йа фиг.2 - диаграммы напряжений в характерных точках схемы.

Стабилизированный конвертор содержит силовой выпрямитель 1 с фильтром 2, подключенный к трансфор- матору двухтактного усилителя мощности на силовых транзисторах 3,4, базы котдрых соединены через рези сторы 5,6 с полуобмотками 7,8 трансформатора 9 управляющего преднарительного усилителя на транзисторах

10, 11 и через дидды 12, 13 с полуобмотками 14, 15 трансформатора 16 запирающего предварительного усилителя иа транзисторах 17, 18. Базы транзисторов управляющего усилителя подключены к выходам первой пары ,Ж логических элементов И 19, 20, а базы запрещающего — к выходам второй пары логических элементон И 21, 22. Первые входы пе вой пары соединены с выходом широтно-импульсного модулятора 23 йепосредстненно, a первые входы второй пары — через первый инвертор 24; вторые же входы первой па1 ы подключенй к соответстну.кцим входам первого делителя частоты

25, а второй пары вЂ,к соответствующим выходам второго делителя частоты 26. Задающйй гене; атор 27 свя зан со входом второго делителя частоты через второй инвертор 28, а со входом первого и входом форми фЬвателя пилообраэйого напряжения

29 йепосредственно. ha Выходе вспомогательного стабилизатора напряжения 30 установлены первый делитель напряжения на резисторах 31, 32, второй делитель напряжения на резисторах 33, 34 и опорный источник 35. Средняя точка первого делителя напряжения- соединена с инвер.тирующим входом 36 компаратора 37.

На выход опорного источника подключена интегрирукщая цепь из резистора

38 и конденсатора 39; средняя точка которой через резистор 40 соединена с неиннертирующим входом

41 компаратора, подключенным черезконденсатор 42 к выходу формирова теля Пилообразногб"Напряжения и через конденсатор 43 к средней точке второго делителя напряжения, которая подключена к неинвертирующему йходу 44 широтно-импульсного модулятора, а его инвертирующий вход 45 подключен через прямой диод 46 к

4ходу 36 компаратора и к выходу фйльтра 2 непосредственно..

Стабилизированный конвертор работает следующим образом.

При подаче вхбдного напрпжения задающий генератор 27 начинает вы- рабатывать последОвательность пря моугольных импульсов (фиг. 2) . С выхода задающего генератора 27 импульсы поступают на входы делителей частоты 25, 26. С выходов де5

2О

5О

55 лителей частоты 25, 26 прямая и инверсная последовательности импульсов (0 6 фиг. 2) с частотой, в два раза меньшей частоты работы задающего генератора 27, поступают на входы элементов И 19, 20 и 21, 22. Прохождечие импульсов через элементЫ И зависит от напряжений на выходах широтно-импульсного модулятора 23 и компаратора 37. В свою очередь, напряжения на выходах широтно-импульсного модулятора 23 и, компаратора 37 зависят от напряжений на их входах.

С выхода первого делителя напряжения на резисторах 31, 32 напряжение поступает на инвертирующий вход 36 компаратора 37. Неинверти- рующий вход 44 широтно-импульсного модулятора 23 соединен с выходом второго делителя напряжения на резисторах 33, 34. На этот же вход через разняэынающий конденсатор 43 пддается пилообразное напряжение с выхода формирователя пилообразного напряжения 29. Через развязывающий коонденсатор 42 пилообразное напряжс.ние постугает на неиннертирующий вход 41 компаратора 37. Этот же вход через резистор 40 соединен с конденсатором 39 интегрирующей цепи, состоящей иэ резистора 38 и конденсатора 39. В первый момент времени после включения напряжение на выходах первого и второго делителей напряжения(соответственно резисторы

31, 32 и 33, 34) и соединенных с ними иннертирующем входе 36 компаратора 37 и неинвертирующем входе 44 широтно-импульсного модулятора 23 устанавливается сразу, Напряжение на выходе устройства. и соединенном с ним инвертирующем входе 45 широтно-импульсного модулятора 23 равно нулю. С выхода источника опорного напряжения 35 напряжение через интегрирующую цепь (резистор 38, конденсатор 39) и резистор 40 поступает на неинвертирующий вход 41 компаратора 37 и в первый момент также равно нулю.

Это приводит к появлению на выходе широтно-импульсного модулятора

23 и компаратора 37 различных -значений напряжений (0 и 0 фиг ° 2) °

Если на выходе широтйо-импульсного модулятора 23 устанавливается напряжение, позволяющее импульсам с выходов делителя частоты 25 проходить через элементы И 1.9, 20 на базы транзисторов 10, 11, то ныходное напряжеиие компаратора 37, напротив, ЗаПИраЕт -Элементы И 19,20, и импульсы с выходов делителя частоты 25 через элементы И 19, 20 не проходят. Транзисторы 10, ll закрыты, напряжение на управляющих полуобмотках 7, 8 трансформатора 9 равны ну748721

10 лю, транзисторы 3, 4 также закрыты, и напряжение на выход устройства не поступает. С выхода ширЬтно-импульсного модулятора 23 напряжение через инвертор 24 поступает на входы элементов И 21, 22 и запирает 5 их, препятствуя прохождению импуль сов с выходов делителя частоты 26 на базы транзисторов 17, 18. Транзисторы 17, 18 закрыты и на работу устройства не влияют. )0

После включения преобразователя, напряжение с выхода источника опорного напряжения 35 поступает, на интегрирующую цепь: резистор 38, конденсатор 39. Конденсатор 39 начинает заряжаться. С конденсатора 39 напряжение через резистор 40 поступает на неинвертирующий вход

41 компаратора 37. По мере нарастания напряжения на конденсаторе 39 компаратор 37 сравнивает медленно 20 нарастающее напряжение на конденсаторе 39 с постоянным стабильным напряжением, подаваемым на инвертирующий вход 36 компаратора 37 с выхода первого делителя напряжения 25 на резисторах 31, 32 и с помощью пилообразного напряжения, поступающего на вход 41 с выхода формирователя пилообразного напряжения 29 через конденсатор 42, преобразует 30 нарастающее на конденсаторе 39 напряжение в последовательность импульсов с нарастающей длительностью (U37 фиг. 2) . С выхода компаратора

37 импульсы поступают на входы эле- Э5 ментов И 19, 20. Поскольку выходное напряжение широтно-импульсного модулятора 23 разрешает прохождение импульсов через элементы И 19, 20, импульсы с выхода компаратора 37 40 будут проходить на выход того элемента И, на входе которого присутствует импульс с выхода делителя частоты 25. На выходах элементов И

19, 20 будут Формироваться последовательности импульсов, сдвинутых по фазе на полпериода частоты работы делителя частоты 25, длительность которых, определяемая длительностью импульсов с выходов компаратора 37, медленно нарастает (Ц, Д -.-Фиг.2).

Импульсы с выходов элементов И 19, 20 поступают на,.базы тиристоров 10, 11, поочередно отпирая их на время длительности импульса. На обмотках трансформатора 9 будет формироваться двухполярное прямоугольное напряжение с паузой на нуле.

Длительность импульсов напряжения медленно увеличивается, начиная с нуля. Снимаемое с управляющих полуобмоток 7, 8 трансформатора 9 это напряжением используется для управлеция работой транзисторов 3, 4 усилителя мощности. С выхода усилителя мощности аналогичное по форме цвухполярное прямоугольное напряжение с паузой на нуле и медленно нарастающей длительностью импульсоввыпрямляется выпрямителем 1 и по- . ступает на вход фильтра 2.

При поступлении импульса напряжения на вход фильтра 2, ток в его дросселе начинает нарастать в соответствии с выражением (О,- 1),)4ц аР Ьар ,(1) где О, - амплитуда импульса напряжения на входе фильтра; д — длительность импульсов;

U — напряжение на конденсаторе;

Ly> — индуктивность дросселя.

При поступлении первого импульса напряжение на конденсаторе фильтра равно нулю, разность Ц„ — Ос максимальна, но из-за малой длительности ток в дросселе, не успевает существенно возрасти, и за время паузы цроссель полностью разряжается на конденсатор фильтра, что приводит к незначительному возрастанию напряжения на нем. Зарядившись от последующего импульса, дроссель во время паузы опять разряжается на конденсатор фильтра, что приводит к дальнейшему возрастанию напряжения на нем. Коэффициент заполнения импульсов напряжения на входе фильтра

2 после включения преобразователя медленно увеличивается, начиная с нуля. Постоянное напряжение на конденсаторе Фильтра, равное среднему значению последовательности импульсов на входе фильтра 2 о о„ок будет при этом плавно увеличиваться пропорционально увеличению коэффициента заполнения K i / Т. По мере возрастания длитеЛьности импульсов напряжения на входе Фильтра 2, увеличивается напряжение на конденсаторе фильтра, а разность Um — Uz в выражении 1 уменьшается. . Таким образом, по мере нарастания .длительности импульсов напряжение на входе фильтра 2, ток через дроссель, будут равномерно постепенно увеличиваться от 0 до номинального значения. Постоянная времени интегрирующей цепи (резистор 38, конденсатор 39), определяющая скорость нарастания коэффициента заполнения импульсов напряжения на входе фильтра 2, выбирается значи- тельно большей постоянной времени фильтра 2. При этом полностью исключается возможность возникновения переходного процесса в фильтре 2 приводящая к появлению анормальнобольших токов через дроссель Фильтра

748721

2 и транзисторы 3; 4 и перенапряжений на конденсаторе фильтра.

Плавно нарастающее напряжение на конденсаторе фильтра поступает на вход 45 широтно-импульсного модулятора 23 (()4 фиг. 2) . По мере на- 5 растания выходного напряжения вступает в работу широтно-импульсный модулятор 23. Он сравнивает выходное напряжение со стабильным напряжением,подаваемым на вход 44 с вы- 10 хода второго делителя напряжения яа резисторах 33, 34 и с помощью пилообразного напряжения, поступающего иа вход 44 с выхода формирователя пилообразного напряжения 15

29 через конденсатор 43, преобразует выходное Йапряжение в импульсы, длительность которых обратно пропорциональна величине выходного яапряжеййя (0 > фиг. 2) . До тех пор", пока длительность импульсов с выхода 20 широтно-импульсного модулятора 23 больше, чем длительность импульсов на выходе компаратора 37, длительность импульсов на выходах элементов И 19, 20 определяется длительностью выходных импульсов компаратора 37, и широтно-импульсный модулятор 23 на работу устройства не влияет. По мере увеличения длительности импульсов на выходе компаратора 37. ЗО увеличивается выходное напряжение я уменьшается длительность импульсов с выхода широтно-импульсного модулятора 23. Начиная с некоторого момента времени 40(фиг. 2) длитель- 35 ность импульсов на выходе широтноимпульсного модулятора 23 будет меньше длительности выходных импульсов компаратора 37. При этом длительность импульсов на выходах эле-,д ментов И 19, 20 будет определяться

"импульсами с выхода широтно-импульсного модулятора 23 и не будет зави сеть от напряжения, снимаемого с выхода компаратора 37 . С этого момейта дальнейшее изменение выходного напряжения будет:отрабатываться широтно-импульсным модулятором 23.

Таким образом,при включении преобразователя нарастание выходного напряжения на конденсаторе фильтра и тока через транзисторы 3, 4 и дроссель от нуля до номинального значения происходит с заданной скоростью1

4лавяо без выбросов, что исключает возможность работы преобразователя в экстремальныМ режимах, связанных с- возникновением переходного процесса в фильтре 2, и повышает надежность устройства.

Но мере заряда конденсатора 39 66 напряжение на нем стремится достичь выходйого напряжения источника 35.

Конечное значение коэффициента заполнения импульсов напряжения на выходе компаратора 37 определяется 65 разницей, между напряжением, снимае|мым с выхода первого делителя напряжения на резисторах 31, 32, и выходным напряжением источника опорного напряжения 35. Напряжение на выходе источника опорного напряжения 35 выбирается больше выходного напряжения первого делителя напряжения на резисторах 31, 32 на величину, чуть меньшую амплитуды пилообразного напряжения 0 4 (фиг.2) . После того, как конденсатор 39 полностью зарядится, напряжение на нем станет равньм напряжению на выходе источника опорного напряжения 35 и в установившемся режиме коэффициент заполнения импульсов на выходе компаратора 37 всегда будет меньше единицы. Это приводит к тому, что даже при минимальном напряженки на входе устройства, при котором на выходе широтно-импульсного модулятора 23 устанавливается напряжение, позволяющее импульсам с выходов делителя частоты 25 проходить через элементы И 19, 20 на базы транзисторов 10, 11 без изменения (длительности,в форме напряжения,сйимаемого с обмоток трансформатора 9, будет присутствовать пауза, длительность которой определяется конечнЫм значением коэффициента запол-. нения импульсов напряжения на выходе компаратора 37. Наличие гарантированной паузы в форме напряжения, снимаемого с полуобмоток 7, 8 трансформатора 9, полностью исключает возможность возникновения сквозных токов через транзисторы 3, 4 и связанных с этим импульсных перегрузок по мощности.

ЕсЛи во вспомогательном стабилизаторе напряжения 30 произошла неисправность, приводящая к уменьшению его выходного напряжения, то соответственно уменьшается напряжение на выходе второго делителя напряжения, снимаемое с резистора 33. Ши« ротно-импульсный модулятор 23 осуществляет сравнение выходного напряжения с напряжением, снимаемьм с резистора 33. При уменьшении напряжения на резисторе 33, уменьшается выходное напряжение устройства. Пропорционально выходному напряжению уменьшается мощность, отдаваемая в нагрузку, и определяемый этой мощ-, ностью коллекторный ток транзисторов 3, 4. При уменьшении выходного напряжения вспомогательного стабилизатора 30 уменьшается амплитуда импульсов. напряжения на обмотках трансформатора 9, 16, а следовательно, и базовый ток транзисторов 3, 4, однако при этом вследствие уменьшения отдаваемой в нагрузку мощности пропорционально уменьшению базового тока уменьшается коллекторный ток транзисторов 3, 4. Таким образом, 13

14

748721

60 исключается выделение значительной мощности на транзисторах 3, 4, вследствие выхода их из режима насыщения, при уменьшении выходного напряжения вспомогательного стабилизатора 30. 5

При пробое стабилизирующих элементов вспомогательного стабилизатора 30 увеличивается выходное напряжение стабилизатора 30. При этом возрастает напряжение на выходе первого делителя напряжения, снимаемое с резистора 32. Это напряжение поступает на инвертирующий вход 36 компаратора 37. Как только увеличивающееся на входе 36 компаратора 37 напряжение превысит напряжение опорного источника 35, присутствующее на входе компаратора 37, компаратор

37 изменит свое состояние. Напряжение на его выходе станет равным нулю и запрет элементы И 19, 20. 20

Импульсы на базы транзисторов 10, 11 не проходят, и они закрываются.

Напряжение на обмотках трансформатора 9 равны нулю и транзисторы 3, 4 также запираются. Выходное напряжение становится равным нулю. При этом на выходе широтно-импульсного модулятора 23 устанавливается постоянное напряжение, которое, поступая через инвертор 24 на выходы эле- 30 ментов И 21, 22, запирает их. Транзисторы 17, 18 закрываются, и напряжения на обмотках трансформатора

16 также равны нулю. Таким образом, при пробое стабилизатора 23 запи- 35 раются транзисторы 10, 11 и 17, 18 предварительных усилителей и транзисторы 3, 4 усилителя мощности.

Это исключает возможность работы транзисторов 3, 4 при напряжениях на 40 переходах база-эмиттер, превышающих или близких к предельно-допустимьнч.

Напряжение, снимаемое с резистора 34, выбирается больше напряжения на резисторе 32 на величину остаточ- 45 ного падения напряжения на диоде 46.

Поэтому в установившемся режиме ток через диод практически не протекает и на работу устройства диод 46 не влияет. Если в широтно-импульсном модуляторе 23 произошла неисправность, приводящая к установлению на его выходе напряжения, при котором импульсы с выхода делителя частоты 25 проходят через элементы И 19, 20 без изменения длительности, то на базы транзисторов 3, 4 поступает немодулированное прямоугольное напряжение (незначительная пауза, обусловленная работой компаратора 37, практического влияния не оказывает).

Аналогичное напряжение с выхода усилителя мощности через выпрямитель

1 поступает на вход фильтра 2. Выходное напряжение начинает возрастать, диод 46 открывается, и вы- 65 ходное напряжение, присутствующее на инвертирующем входе 45 широтноимпульсного модулятора 23 поступает также на инвертирующий вход 36 компаратора 37. На неинвертирующем входе 41 компаратора 37 присутствует опорное напряжение с выхода источника опорного напряжения 35 и пилообразное напряжение. Хомпаратор 37 сравнивает изменяющееся выходное напряжение с напряжением, присутствующим на входе 41, и с помощью пилообразного напряжения преобразует выходное напряжение в импульсы, длительность которых обратно-пропорциональна величине выходного напряжения, т.е. выполняет функцию широтно-импульсного модулятора 23. Импульсы с выхода компаратора 37 поступают на входы элементов И 19, 20 и проходят на выход того элемента, на входе которого присутствует импульс с выхода делителя частоты 25. С выходов элементов И 19, 20 импульсы поступают на базы транзисторов 10, 11, поочередно отпирая их на время длительности. На обмотках трансформатора 9 формируется двухполярное прямоугольное напряжение с паузой--.. на нуле,используемое для управления работой транзисторами 3, 4.

В случае, когда работой преобразователя управляет компаратор 37, выходное напряжение сравнивается с выходным напряжением опорного источника 35. Как уже указывалось, это напряжение превышает напряжение, снимаемое с резистора 32, на величину, чуть меньшую амплитуды пилообразного напряжения. Для устойчивой работы преобразователя необходимо, чтобы амплитуда пилообразного на- пряжения превышала амплитуду пульсации выходного напряжения в 1,5-2 раза. Отсюда следует, что когда работой преобразователя управляет компаратор 37, выходное напряжение увеличивается на двойную амплитуду пульсаций, что, как правило, не выходит за пределы допустимых отклонений выходного напряжения.

Отсутствие дополнительного элемента между выходом устройства и входом широтно-импульсного модулятора

23 значительно снижает вероятность появления неисправности в последователЬной цепи, соединяющей выход устройства со входом широтно-импульсного модулятора 23, что повышает надежность устройства.

Медленное плавное нарастание длительности импульсов, управляющих работой усилителя мощности при включении, полностью исключает возможность

:возникновения переходного процесса в фильтре 2. При этом выходное напряжение и потребляемый от первичного источника ток возрастает с задан15

48721 16

Формула изобретения йой скоростью от нуля до номинального зиачения без выбросов. Отсут-. ствие выбросов выходного напряже ния йрй" включении исключает возмбжность выхода из строя питаемой аппаратурй; Отсутствие бросков потребляемого тока сверх номинального "значения через транзисторы 3, 4 усилителя мощности повышает надежность устройства, и кроме того, значительно расширяет область его применения, так как во многих случаях аппара" тура "питается от первичных источников ограниченной мощности. В этом сручае наличие бросков потребляемого тока при включении приводит к провалам выходного напряжения первичного источника,что может нарушить нормаль ную работу айпаратуры,питающейся от этого первичного источника.

Плавное нарастание тока через транзисторы 3, 4 усилителя мощности, а следовательно, и обмотки трансформатора,улучшает и качественные характеристики аппаратури,так как быстрое нарастание тока s обмотках трансформатора служит причиной возникно вения электромагнитной помехи, которая может привести fc сбою в работе аналогичной аппаратуры. В устрой- стве предусмотрена также защита от неправильного функционирования преобразователя в случае возникновения .неисправностей в широтно-импульсном модуляторе 23 и вспомогательном стабилизаторе 30.

Наличие гарантированной паузы -между управлякиаими импульсами исключает возможность возникновения сквозных токов и связанных с ними большйх импульсных перегрузок.

В конечном- итоге повышается надежность как самого преобразователя, так и аппаратуры в целом и расширяе=ся область возможного применения устройства.

Стабилизированный конвертор, содержащий силовой выпрямитель с фильтром, йодключенный к выходному трансформатору двухтактного усилителя мо»Жйости на трайэйсторах, базы котО» рых через резисторы соединены с выводами полуобмоток трансформатора . упр4Вляющего предварительного усилителя и через диоды подключены к выводам полуобмоток запирающего предварительно .усилителя, выполненных по дэухтактной схеме на транзисторах, 10

55 причем базы пврвого иэ них соедине-,:, ны с выходами первой пары, а базы второго с выходами второй пары логических элементов И, причем первые входы первой пары соединены с соответствующими выходами первого делителя частоты, а первые входы второй - с соответствующими выходами второго делителя частоты, вторые входы первой пары соединены с выходом широтно-импульсного модулятора непосредственно и через инвертор подсоединены ко вторьм входам второй пары, первый вход широтно-импульсного модулятора связан с выходом формирователя пилообразного напряжения, а второй вход — с выходными выводамй, входы делнтелй частоты соединены между собой через другой инвертор, причем вход последнего подключен к выходу задающего генератора и ко входу формирователя пилообразного напряжения, и вспомогательный стабилизатор напряжения, связанный со входами предварительных усилителей, о т л и ч а! ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен источником опорного напряже .ия, первым и вторым двухрвэисторными делителями напряжения, подключенными к выходу вспомогательного стабилизатора, и компаратором, первый вход которого подсоединен к средней точке первого реэистивного делителя и через обратный диод ко второму входу широтноимпульсного модулятора, первый вход последнего соединен со средней точкой второго резистнвного делителя и через первый конденсатор с выходом формирователя пилообразного напряжения, который через второй конденсатор соединен со вторым входом упомянутого,компаратора, подключенным через резистор к средней точке RC -цепи, резнстивный вход которой связан с выходом опорного источника, причем выход компаратора подключен к третьим входам первой пары логических элементов И, а второй вход широтно-импульсного модулятора подключен к одному из выходным выводов непосредственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 479101, кл. G 05 F 1/64, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9, 517014, кл. G 05LF 1/56, 197 7.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2429292/24-07, кл. Н 02 М 3/335, 76.