Импульсный стабилизатор постоянногонапряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнелнстических

Реслублнк

G 05 F 1/56.

Н 02 И 3/335

ГосударственныЯ комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнЯ (23) Приоритет

Опубликовано 300781, Бюллетень 149 28

Дата опубликования описания 300781 (53) УДК 621. 316. 722, ° 1 (088. 8) I (72) Авторы изобретения

Л.Г.Карташян, К.Т.Кешишян, Ж.A.Èêðò÷ÿí, è Г.Г.Саакян (71) Заявитель (54 ) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электро" технике и может быть использовано при создании вторичных источников питания для радиоэлектронной аппаратуры, Известны импульсные стабилизаторы напряжения, содержащие двухтактный регулируемый преобразователь с выходным трансформатором, усилитель

:обратной связи, соединенный с выходом стабилизатора, два широтно-импульсных модулятора, кащцьФ из которых одним входом соединен с выходом ,усилителя обратной связи, а другимс выходом генератора пилообразного напряжения, задающий генератор, формирователь сигналов, связанный с входами двухтактного преобразователя. Вход формирователя соединен с выходом широтно-импульсного моду,лятора. В этих устройствах напряжение пилообразной форьы с выхода со-ответствующего генератора пилообразного напряжения сравнивается на входе соответствующего широтно-импульсного модулятора с выходным напряже- . нием усилителя обратной связи, и в моменты равенства их величин на выходе широтно-импульсных модуляторов вырабатываются импульсы, изменяющие состояние соответствукщего ключа двухтактного преобразователя (1).

Недостатком известных импульсных стабилизаторов является несимметричность импульсов управления двухтактным преобразователем в каждом полупериоде, следствием чего является одностороннее насыщение сердечника выходного трансформатора и увеличение токов через транзисторы преобразователя.

Наиболее близким к предлагаемому является импульсный стабилизатор нос тоянного напряжения, содержащий- двухтактный регулируеьый преобразователь с выходным трансформатором, двухтактный формирователь импульсов, связанный с управляющими входами регулируемого преобразователя, задающий

20 .генератор,.генератор пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом задающего генератора, усилитель обратной. связи, связанный с выходом преобразователя, широтноимпульсный модулятор, одним входом соединенный с выходом усилителя обратной связи, а другим - c выходом генератора пилообразного напряжения, и элемент синхронизащюи, вход кото30 рого соединен с выходом задающего

851370 генератора, а выходы связаны со входами формирователя импульсов f23

Недостатком известного стабилизатора является увеличение потерь в транзисторах преобразователя и снижение надежности в режиме больших пульсаций на выходе импульсного стабилизатора и при, переходных процессах, что обусловлено несимметричностью импульсов на выходе широтно-импульсного модулятора из-за пульсаций на выходе усилителя обратной связи

Цель изобретения — повышение коэффициента полезного действия и надежности стабилизатора. укаэанная цель достигается тем, что импульсный стабилизатор постоянного напряжения снабжен повторителем импульсов и триггером, один вход которого подключен .с выходу широтноимпульсного моДулятора, другой — с первым выходом элемента синхронизации, а выход — с первым входом формирователя импульсов, со вторым выходом элемента синхронизации и с управляющим входом повторителя импульсов, выход которого соединен со вторым входом формирователя импульсов, причем задающий генератор снабжен дополнительными выходами, которые соединены с зажимами питания повторителя импульсов.

Один из вариантов выполнения .повторителя импульсов и его связи с блоками стабилизатора состоит в том, что задающий генератор снабжен тремя дополнительными выходами со средней точкой, два из которых являются противофазными, а третий — выходом постоянного тока. Повторитель импульсов содержит выходной усилитель, ключевой элемент, операционный усилитель, первый-и второй генераторы линейного изменяющего напряжения, управляющий вход первого генератора соединен с управляющим входом повторителя импульсов, а выход — с первым входом операционного усилителя, второй вход которого соединен с выходом второго генератора, зажим питания которого через диод, а вход;зашунтированный ключевым элементом через резистор, связан с выходом операционного усилителя, выход кото- рого связан с выходом повторителя импульсов через выходной усилитель, зажим питания которого, и управляющий вход. ключевого элемента подключены к прот4вофазным выходам задающего генератора, третий дополнительный выход которого соединен с зажимом питания первого генератора, а общая точка— с общим зажимом питания всех блоков повторителя импульсов.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого симпульсного стабилизатора; на фиг. 2 — схема повторителя ,импульсов, на фиг. 3 — временные диаграммы.

Предлагаемый стабилизатор содержит источник 1 переменного напряжения, выпрямители 2 и 3, соответственно входной и выходной, фильтры 4, 5, регулируемый двухтактный преобразователь 6, транзисторы 7, 8, конденсаторы 9, 10, трансформатор 11, нагрузку 12, усилитель 13 обратной связи, источник 14 эталонного напряжения, широтно-импульсный модулятор

15,,генератор 16 пилообразного напряжения, триггер 17, формирователь

18 импульсов, задающий генератор 19, элемент 20 синхронизации, повторитель 21 импульсов, вход 22 повторителя импульсов, выход 23 повторите1 ля"импульсов, входы 24, 25, 26 питания, общая точка 27, генераторы 28, 29 линейно изменяющегося напряжения, операционный усилитель 30, входы 31 и 32 операционного усилителя, элект20 ронный ключ 33, выходной усилитель

34, транзисторы 35-39, резисторы 4050, конденсаторы 51 и 52, диоды

53, 54 и 55.

Выход преобразователя (нагрузка 5 12) связан с одним иэ входов усилителя 13 обратной связи, другой вход которого соединен с выходом источника 14 эталонного напряжения, а выход — с одним из входов модулятора

15, другой вход которого соединен с выходом генератора 16, выход модулятора 15 соединен с выходом триггера

17, выход которого соединен с формирователем 18, другой вход которого соединен с выходом 23 повторителя 21 импульсов. Синхронизирукщий вход триггера 17 и вход 22 повторителя .

21 импульсов соединены с синхронизирующим элементом 20, вход которого также, как и вход генератора 16 и

Ф) входы 24, 25 и 26 повторителя 21 импульсов, соединены с выходом задающего генератора 19. Выходы формирователя 18 соединены с управляющими входами преобразователя 6. Вход 22 повторителя импульсов 21 (фиг.2) является входом генератора 28. Выход генератора 28 соединен со входом 32 операционного усилителя 30.

Генератор 28 линейно изменяющегося . щ напряжения построен на транзисторе

35, резисторах 40 и 41, конденсаторе

51. Управляющий вход второго генератора 29 через резистор 44 соединен с выходом операционного усилителя 30 и с коллектором транзистора 36 электронного ключа 33. Вход питания генератора 29 через диод 54 и резистор 46 соединен с выходом операционного усилителя 30. Выход генератора

29 соединен с входом 31 операционно40 го усилителя 30.

Генератор 29 построен на транзисторе 37, резисторах 44-46, диоде 54, конденсаторе 52. Вход электронного ключа 33 через диод 53 и резистор

45 42 соединен с питающим входом 25 ге851370 нератора-повторителя импульсов 21.

В состав электронного ключа входят транзистор 36, диод 53, резисторы

42и43 °

Вход выходного усилителя 34 соединен с выходом операционного усилителя 30. В состав выходного усилителя ,34 входят транзисторы 38 и 39, резисторы 47-50, диод 55. Входы 24-26 питания повторителя 21 импульсов соединены с соответствующими выходами задакщего генератора 19 (фиг.1).

Выходное напряжение преобразователя 6 поступает через выпрямитель

3 и фильтр 5 на нагрузку 12. В усилителе 13 обратной связи происходит сравнение выходного напряжения стабилизатора с напряжением эталонного источника 14. Выходные напряжения усилителя .13 обратной связи и генератора 16 (напряжение которого вы- 20 рабатывается только в первые полупериоды задающего генератора 19) срав» ниваются в модуляторе 15. Выходной сигнал модулятора 15 поступает на вход триггера 17, на другой вход Я которого поступают синхронизирукщие импульсы с выхода элемента 20 синхронизации. Выходной сигнал триггера

17 поступает на формирователь 18, который обеспечивает управление трак- Зр зксторами 7 и 8 преобразователя 6 в первом полупериоде работы задакще-- го генератора 19. Одновременно выходной сигнал триггера 17, поступает на вход 22 повторителя 21 импульсов.

В интервале времени 0-q транзистор и

35 генератора 28 заперт. Конденсатор

51 заряжается через питающий вход

26 и резистор 41. В этом интервале времени конденсатор 52 генератора

29 заряжается через диод 54, резис- 40 тор 46 с выхода операционного усилителя 30. Изменение напряжения на конденсаторе 52 следует за именением напряжения на конденсаторе 51.

В результате уровни напряженкй конденсаторов 52 и 51 в промежутке

0-t< получаются практически одинаковыми. В интервале формирования импульса модулятора tt на вход

$6

22 генератора 28 поступает импульс, транзистор 35 отпирается, конденса тор 51 разряжается. При этом, поскольку на вход 32 операционного усилителя 30 напряжение не поступает (конденсатор 51 разряжен), то поляркость на выходе операционного усклк» теля 30 меняется с положительной на отрицательную. Диод 54 при этом предотвращает поступление напряжения отрицательной полярности на кондек- 49 сатор 52, и в интервале t - иа- i

Т

2 пряжение на нем остается практичес-. ки, на. том же уровне, что и в момент е1 6$

Трайзистор 36 электронного ключа

33 в первом полупериоде открыт напряжением,поступающнм íà питающий вход 25, чем предотвращается ложное отпирание транзистора 37 от различных помех.

Во втором полуперноде транзистор

35 заперт (импульс модулятора отсутствует), конденсатор 51 снова заряжается и на вход 32 операционного усилителя 30 снова поступает напряжение. На вход 31 операционного усилителя 30 поступает напряжение конденсатора - 0 В момент t напряженке на конденсаторе 51 достигает уровня напряжения U,,полярность на выходе операционного усилителя 30 меняется. При этом на базу транзистора 37 поступает отпираицее напряжение и конденсатор 52 разряжается.

Поскольку выход операционного усилктеля связан с базой транзистора 38, то на коллекторе транзистора 39, т.е. на выходе 23 повторителя 21 импульсов:во втором полупериоде, в интервале .й -Т формируется импульс управления, длительность которого получается равной длительности сигнала модулятора, формируемого в первом полупериоде. Таким образом на вход формирователя 18 и в первом и во втором полупериодах поступают одинаковые по длительности импульсы управления, вне зависимости от величины сигнала обратной связи во втором полупериоде. Ложное отпирание тран.зистора 37 во втором полупериоде в

Т интервале 2 — предотвращается благодаря тому, что в этом интервале он заперт напряжением операционного усилителя 30, полярность которого в этом интервале отрицательная.

B начале каждого полупериода ка базу транзистора 35 поступает отпиракящий импульс от элемента 20 синхронизации, при котором конденсатор 51 разряжается и обеспечивается подготовка генератора 28 к следукщему циклу.

В случае формирования в первом полупериоде нескольких прерывистых импульсов ИЖИ в зависимости от сигна- ла обратной связи (например при воздействии помех) при V > V> (пятый полупериод на фиг.З) на выходе триггера 17 формируется один управляющий импульс, длительность которого определяется началом первого импульса

ШИМ и концом последнего. Для этого режима иа выходе повторителя импульсов вырабатывается один импульс той жв длительности, что к на выходе тркггера. Таким образом обеспечиваются одинаковые длительности управлякщих импульсов на входе формирователя 18, чем исключается подмагничивание трансформатора и увеличение токов транзисторов нреоб-.

851370

Формула изобретения

1. Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий двухтактный регулируемый преобразователь с выходным трансформатором, двухтактный формирователь импульсов, связанный с управляющими входами регулируемого преобразователя, задающий генератор, генератор пилообразного на.пряжения, вход которого соединен с выходом задающего генератора, усилитель обратной связи, связанный с выходом преобразователя, широтно-импульсный модулятор, одним входом соединенный с выходом усилителя обратной связи; а другим — с выходом генератора пилообразного напряжения и элемент синхронизации, вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выходы -связаны со вхо дами формирователя импульсов, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия и надежности, он снабжен повторителем импульсов и триггером, один вход которого подключен к выходу широтно"импульдрого модулятора, другой соединен с первым выходом элемента синхронизации, а выход — с первым входом формирователя импульсов, со вторым выходом элемента синхронизации и с управляющим входом повторителя импульсов, выход которого соединен со вторым входом формирователя импульсов, причем задающий генератор снабжен дополнительными разователя и транзисторов двухтактных усилителей мощности, повышаются

КПД и надежность. выходами, которые соединены с зажимами питания повторителя импульсов.

2. Стабилизатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что задающий генератор снабжен тремя дополнительными выходами со средней точкой, два из которых являются противофазными, а третий — выходом постоянного тока, повторитель импульсов содержит выходной усилитель, ключевой элемент, операционный усилитель, первый и второй генераторы линейного изменяющегося напряжения, управляющий вход первого генератора соединен с управляющим входом повторителя импульсов, а выход — с первым вхо15 дом операционного усилителя, второй вход которого соединен с выходом второго генератора, зажим питания которого через диод, а вход, зашунтированный ключевым элементом, через резистбр, связан с выходом операционного усилителя, выход которого связан с выходом повторителя импульсов через выходной усилитель, зажим питания которого, и управляющий вход ключевого элемента подключены к противофаэным выходам задающего генератора, третий дополнительный выход которого соединен с зажимом питания первого генератора, а общая точка — с общим зажимом питания всех блоков повторителя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сборник. Электронная техника

35 в автоматике. Под ред. Ю.И.Конева.

М., "Советское радио", 1973, вып. 4, с. 29, рис. 1.

2. Авторское свидетельство СССР

- 9479101, кл. G 05 F 1/64, 1973.

851370 (Риг. 2

% ах тв

yfg(Фиг.3

ВНИИПИ Заказ 6355/67 Тирам 940 - Подписное

Филиал ППП "Патент", г.умгород, ул.Проектная,4.