SU1073860A1 - Двухканальный преобразователь напр жени - Google Patents

Abstract

ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВА ТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий подклю ченные к входным выводам последова тельно соединенные первый управл: е мый ключ, накопительный дроссель и первый конденсатор, при этом их точка соединени  образует выходной вывод первого канала, второй вывод конденсатора образует общий вывод преобразовател , который через второй конденсатор подключен к выходному выводу втЬрого канала, подключенному через диод к точке соединени  управл емого ключа и накопительного дроссел , а также узел управлени , соединенный первым Ёходом с входным выводом, а первым . выходом - с управл ющим входом ключа, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона регулировани  выходного напр жени , Е него введены второй и третий управл емые ключи, при этом вывод накопительного дроссел  подключен к выходному выводу первого кангша через второй управл емый ключ, а к общему выводу - через третий управл емый ключ, управл кнцие входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами узла управлени , вторым-входом подключенного к выходному выводу второго канала.

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитани  при необходимости получени  двух стабилизированных напр жений.

Известен импульсный стабилизатор разнопол рных напр жений компенсационного типа, содержащий транзисторный регул тор, датчик опорного напр жени , устройство обратной св зи, узел управлени , формирующую цепи из трех коммутирующих диодов, два накопительных дроссел , два конденсатора фильтров fl.

Известен стабилизированный ключевой блок питани , обеспечивающий получение двух выходных напр жений, содержащий источник входного напр жени  последовательный и параллельный регулирующие элементы, формирующие цепи из двух коммутирующих диодов, два накопительных дроссел , накопительный конденсатор, два конденсатора фильтра С2.

Известен также импульсный стабилизированный конвертор напр жени  с двум  выходами, содержащий питающий источник, транзисторный ключ, накопительный дроссель, три KONwyтлрующих диода, три конденсатора, управл ющий блок Сз J.

Недостатком этих устройств  вл етс  невозможность получени  выходных напр жений выше напр жени  на входных выводах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  двухканальный преобразователь напр жени , содержащий подключенные к входным выводам, последовательно соединенные управл еь«лй ключ, накопительный дроссель и первый конденсатор, при этом точка соединени  последних образует выходной «ывод первого канала, второй вывод конденсатора образует общий вывод преобразовател , который через второй конденсатор подключен к выходному выводу второго канала, подключенному через диод к точке соединени  управл емого ключа и дроссел , а также узел управлени , соединенный первым входом с выходным выво-ч дом С43.

Недостатком данного устройства  вл етс  то, что дл  обеих нагрузок стабилизатор  вл етс  питающим , т.е. напр жение на выходе каналов не может быть выше напр  жени  на входных выводах.

Цель изобретени  - расширение диапазона регулировани  выходного напр жени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в двухканальный преобразователь напр жени , содержащий

подключенные к входным выводам последовательно соединенные первый управл емый ключ, накопительный дросель и первый конденсатор, при этом их точка соединени  образует выходной вывод первого канала, второй вывод конденсатора образует общий вывод преобразовател , который через второй конденсатор подключен к выходному выводу второго канала, подключенному через диод к точке соединени  управл емого ключа и накопительного дроссел , а также узел управлени , соединенный первым входом с входным выводом, а первым выходом - с управл ющим входом ключа , введены второй и третий управл емые ключи, при этом вывод накопительного дроссел  подключен к выходному выводу первого канала через второй управл емый ключ,.а к общему выводу - через третий управл емый ключ, управл ющие входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами узла управлени , вторым входом подключенного к выходному выводу второго канала. Причем регулирование выходных напр жений осуществл етс  изменением длительности включенного состо ни  соответствующих управл емых ключей.

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства; на фиг. 2 вариант исполнени  узла управлени ; на фиг. 3 - графическа  зависимость по сн юща  принцип работы устройств

Двухканальный преобразователь напр жени  содержит первый управл емый ключ 1, соединенный последовательно с накопительным дросселем 2 и через второй управл емый ключ 3-е выходным выводом первого канала 4 и конденсатором 5, второй вывод которого образует общий вывод преобразовател  б, подключенный через конденсатор 7 к выходному выводу второго канала В, который чере диод 9 соединен с точкой соединени  первого ключа и дроссел , при этом- второй вывод последнего через третий управл емый ключ 10 соединен с общим выводом преобразовател . Управл ющие входы ключей подключены к выходам узла 11 управлени , один из выходов которого св зан с входным вывЪдом преобразовател  12, а другой - с выходные выводом второго канала.

Узел 11 управлени  (фиг. 2) содержит два аналоговых делител  13 и 14 напр жени , входы которых соединены с клеммами ВходА и Вход в, а также с источником опорного йапр жени  Lom 15, а выходы через аналоговый умножитель 16 напржений и сумматор 17 подключены к входам генераторов 18 и 19 пилообразного напр жени , подсоединенных своими выходами к компаратору 20, выходной сигнал которого посту пает на входы генераторов пилообразного напр жени , триггеров 21 и 22 и интегратора 23.1. В свою очередь, на вход интегратора 23 .1 также поступают сигналы с выхода аналогового делител  14 и интегратора 23.2, а -выход интегратора 23. и входна  клемма источника опорног напр жени  и, 24 подключены к входс1м компаратора 25, выход которого подключен к входам триггеров 22 и 26, на выходах которого, а также на выходе триггера 21 формируютс  управл квдие импульсы, которые через схемы ИЛИ 27 и 28 поступают на регулирующие ключи. Кроме того, узел управлени  содержит син хронизатор 29, выходы которого под ключены к входам генераторов 18 и 19 пилообразного напр жени  интегратора 23.2 и триггеров 21 и 26 Двухкансшьный преобразователь посто нного напр жени  работает следующим образом. При открытых управл емых ключах 1 и 10, закрытом ключе 3 происходи зар д дроссел  2, а выходные напр  жени  равны соответственно .выходны напр жени м конденсаторов 5 и 7 (режим I). При открытых ключах 1 и 3, закрытом ключе 10 напр жение на выходе 4 равно сумме напр жений на.входе и на дросселе 2, а напр жение на выходе 8 равно напр жению .конденсатора фильтра 7 (режим II К При открытом ключе 10 и закрытых ключах 1 и 3 напр жение на выходе 4 равно напр жению конденсатора фильтра 5, а напр жение на выходе определ етс током дроссел  2 (режим IIIJ.. Предположим, что период работы Т преобразовател  состоит из трех инте валов . На первом интервале конвертор работает в режиме I, на втором в режиме II, на третьем - в режиме III. Дл  рассмотрени  процесса стаби лизации выходных напр жений на пер вом выходе 4 (U-i) и на втором выходе 8 ( 2) при воздействии на входе напр жени  У с учетом того факт что преобразователь  вл етс  устрой ством, выходна  мощность которого выше 20 Вт , записуют уравнение, св зывающее средние значени  напр жени  и. , и -, и за период ,Т . где с}, , Яз относительные длительности первого, второго, третьего интервёшов работы преобразовател , удовлетвор ющие следующему условию зВведем обозначени  К, U,/U К 2 и / и Тогда из уравнени  Tl получают .п( , U, n(V.2)- 2NV2 ,,. откуда следует условие 4.3 ft2 , Исход  из приведенных равенстэ уравнение, св зывающее безразмерные величины .К , К , ({у имеет вид (, реализаци  которого в узле 11 soipaBлени  с учетом равенства Чз -1Ч1 и ij, н- 1 - 1 позвол ет проводить стабилизацию выходных напр жений на двух выходах. Это св зано с тем, что левую и правую часть выражени  (4 I можно рассматривать как две линейные функции Л((,К,„( K) 5 2 Нз г -1 точка пересечени  которых определ ет величину « исход  из которой, вычисл ютс  величины и q,.. На фиг. 3 приведены графические изображени  линейных функций:(пр ма  а ) и 2 (пр ма  б), дл  которых тангенс угла наклона к оси О, i/Т равен соответственно Ку (i и -к,. Предположим, что задано эталонное напр жение на первом 4 выходе (если задано эталонное напр жение на втором 8 выходе 1/20 / то необходимо определ ть 2- г п уравнение (4 ) имеет вид 1-2(2 -тЧ2 что приводит к упрощению узла 111 управлени ,вход которого уже подключен параллельно не к второму конденсатору фильтра 7, а к первому конденсатору фильтра 5. При повышении входного напр жени  выше номинальной величины величина К уменьшаетс , что приводит к уменьшению наклона пр мой а и, следовательно, величина (J, увеличиваетс , а с уменьшаетс , т.е. длительность первого интервала работы преобразовател  уменьшаетс . Таким образом, уменьшаетс  энерги , накапливаема  в дросселе 2 на первом интервале, и уменьшаютс  выходные напр жени  U и U к номинальным величинам. При понИж ении входного напр жени  ниже номинальной величины величина К увеличиваетс , что приводит к увеличению наклона пр мой а и, следовательно , величина q, уменьшаетс , а с{, увеличиваетс , т.е.

длительность первого интервала paботы стабилизированного конвертора увеличиваетс . Таким образом увеличиваетс  энерги , накапливаема  в дросселе 2 на первом интервале , и увеличиваютс  выходные напр жени  U и Ujjp к номинальйым величинам .

При повышении входного напр жени  U выше номинальной величины величина К уменьшаетс , что приводит к уменьшению наклона пр мых а и б и, следовательно, величина с{,2 увеличиваетс , а уменьшаетс  т.е. длительность первого интервала работы стабилизированного конвертора умень шаетс . Таким образом, уменьшаетс  энерги , накапливаема  в дросселе .2 на первом интервале, и уменьшаетс  выходное напр жение 2 к нсхинальной величине.

При понижении входного напр жени  и ниже номинальной величины величина К увеличиваетс , что приводит к увеличению наклона пр мых а и б и, следовательно, величина уменьшаетс , а увеличиваетс , т.е. длительность первого интервала работы преобразовател  увеличиваетс . Таким образом увеличиваетс  энерги , накапливаема  в дросселе 2 на первом интервале, увеличиваетс  выходное напр жение к номинальной величине.

Дл  выполнени  узлом 11 управлени  указанных функций он должен, во-первых, вырабатывать величины К и К,2 , во-вторых, вырабатывать два синхронизированных пилообразных нгшр жени , одно из которых  вл етс  линейно Нарастающим, второе линейно спадающим, момент равенства которых и определ ет величину «j, в-третьих, по величинам К и строить величины Яз и q, , в-четвертых , на основании величин ,, с / q,j вырабатывать импульсы управлени  на управл юий1х выводах регулирующих эл лентов 1, 3, 10.

Принцип работы узла управлени  заключаетс  в следующем. При подключении напр жений U.f| и U- соответственно к входам Аи В на выходе аналоговых делителей 13 и 14 напр жени  получают сигналы, пропорциональные коэффициентам К2 и К , так как к второму входу аналогового делител  14 подключен.источник опорного напр жени  15, выходное напр жение которого равно эталонному напр жению первого выхода Выходной сигнал с аналогового делител  14 напр жени  поступает на генератор 19 пилообразного напр жени , интегратор 23.1 и на аналоговый умножитель 16 напр жени , на второй вход которого поступает сигнал с аналогового делител  13 напр жени . Таким образом, на выходе аналогового умножител  16 напр же ,ни  формируетс  сигнал, пропорциональ ныйtfpoизведению коэффициентов К и Kj , который, в свою очередь, вместе с выходным сигналом аналогового делител  13 напр жени  поступает на вход сумматора 17, что позвол ет на вход генератора 18.-пилообразного напр жени  подать сигнал,

пропорциональН14Й К2(К 1 I.

Синхронизатор 29 вырабатывает пульсную последовательность с периодом повторени  Т, котора  поступает на входы генераторов 18

и 19 пилообразного напр жени  триггеров 21 и 26, интегратора 23.2 и позвол ет синхронизировать работу узла 11 управлени . При поступлении синхроимпульсов на входы генераторов 18 и 19 пилообразного напр жени  эти генераторы вырабатывают соответственно линейно нарастающее и линейно спадающее напр жени , которые поступают на компаратор 20.

При сравнении двух пилообразных напр жений срабатывает компаратор 20, сигнал которого устанавливает генераторы 18 и 19 пилообразного напр жени  в начальное состо ние и перебрасывает триггеры 21 и 22

в состо ние, противоположное тому, которое было установлено синхроимпульсом ,, что позволйет сформировать на выходе триггера 21 импульс, приведенна  длительность которого

равна

Интегратор 23.2 формирует напр жение , начина  с некоторого значени , пропорциональное временному интервалу q,. Это напр жение подаетс  на вход интегратора 23.1,

который интегрирует с отрицательным наклоном от напр жени , равного выходному напр жению интегратора 23.1, с измен ющимс  наклоном, пропорциональныМ К:. В случае равенства выходного напр жени  интегратора 23.1 и выходного напр жени  опорного источника 00„2 24, величина которого равна начальному напр жению на входе интегратора 23.2

выходной сигнал компаратора поступает на триггеры 22 и 26, что позвол ет формировать на их выходе импульсы , приведенна  длительность которых равна q-j и q,.

Импульсы с выходов триггеров 21, 22, 26 поступают на схемы ИЛИ 27 и 28 и на выходах А, В, С формируютс  импульсы управлени , которые подг1Ютс  на управл ющие выводы ключей 1, 3, 10.

Предлагаемый преобразователь посто нного напр жени  с двум  выходами целесообразно использовать дл  электропитани  устройств радиоэлектронной аппаратуры и электронной

1 мерительной техники, где необходимо получение двух разнопол рных выходных напр жений, абсолютные величины которых могут быть ка1с выше так и ниже входного напр же ни .

Claims (1)

1. (541 (.57 1 ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий подключенные к входным выводам последовательно соединенные первый управляемый ключ, накопительный дроссель ‘ и первый конденсатор, при этом их точка соединения образует выходной вывод первого канала, второй вывод конденсатора образует общий вывод преобразователя, который через второй конденсатор подключен к выходному выводу втдрого канала, подключенному через диод к точке соединения управляемого ключа и накопительного дросселя, а также узел управления, соединенный первым входом с входным выводом, а первым . выходом - с управляющим входом ключа, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения, е него введены второй и третий управляемые ключи, при этом вывод накопительного дросселя подключен к выходному выводу первого канала через второй управляемый ключ, а к общему выводу - через третий управляемый ключ, управляющие входы которых соединены соответственно с вторым и третьим Выходами узла управления, вторым входом подключенного к выходному выводу второго канала.