SU655042A1

SU655042A1 - Source of dc voltage with pulse-phase modulation

Info

Publication number: SU655042A1
Application number: SU762435548A
Authority: SU
Inventors: Сергей Михайлович Краснобаев
Original assignee: Войсковая Часть 25871
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1976-12-27
Publication date: 1979-03-30

Description

Изобретение относитс к стабилизированным устройствам электропитани радиоэлектронной аппаратуры. Известны стабилизированные преобразователи напр жени , в которых используютс два автогенератора пр моугольных импульсов . Дл обеспечени необходимого сдвига фаз между выходными напр жени ми этих автогенераторов примен ют магниТные усилители, например активио-индуктивные 1. Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому устройству вл етс источник посто нного напр жени с фазоимпульсной модул цией, содержаи,ий подключенные параллельно входным шинам ведупдий и ведомый преобразователи пр моугольных импульсов с выходными трансформаторами , вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к выпр мителю с фильтром, между которым и выходными клеммами параллельно включен резисторный выходной делитель, фазосдвигающую цепь обратной св зи, выполненную в виде дополнительной обмотки трансформатора ведущего преобразовател , соединенной последовательно с ведомым преобразователем, конденсатором и дополнительным выпр мителем, подключенным посто нным выходом к коллектору - эмиттеру транзистора усилител сигнала рассогласовани 2. Дл регулировани фазового сдвига в требуемых пределах иснользуетс регулируемое сопротнЕление - транзистор, подключаемый параллельно нерегулируемому резистору и выходным зажимам вспомогательного выпр мител (выпр мител фазосдвигающей цепи). Управление транзистором обеспечиваетс с помощью усилител сигнала рассогласовани , снимаемого с выходного делител устройства электропитани . При изменении значени выходного напр жени преобразовател (источника питани ) получаемый на входе усилител сигнал рассогласовани усиливаете; и воздействует на базу транзистора фазосдвигающей цепи, который, в свою очередь, измен ет режим зар д - разр д конденсатора упом нутой фазосдвигающей цепн, обусловлива необходимый сдвиг фаз между выходными напр л ени ми автогенераторов. Суммарное напр нсение на вторичных обмотках автогенераторов имеет форму со «ступенькой на нуле. Путем расширени или уменьшени величины ступеньки на нуле, т. е. изменением скважности полезного сигнала, обеспечиваетс регулирование напр жени на нагрузке.This invention relates to stabilized power supply devices for electronic equipment. Stabilized voltage converters are known that use two square wave oscillators. To provide the necessary phase shift between the output voltages of these oscillators, magnet amplifiers are used, for example, activation-inductive 1. The closest in its technical essence to the proposed device is a source of constant voltage with phase-pulse modulation, which are connected in parallel to the input vedupdiah tires and driven rectangular pulse converters with output transformers, the secondary windings of which are connected in series and connected to a rectifier with a filter, waiting for which and output terminals in parallel is connected resistor output divider, phase-shifting feedback circuit, made in the form of an additional winding of the transformer of the master converter, connected in series with the driven converter, capacitor and additional rectifier connected by a constant output to the error amplifier of the transistor 2. To regulate the phase shift within the required limits, an adjustable resistance is used — a transistor connected parallel to the unregulated resistor and the output terminals of the auxiliary rectifier (phase-shifter rectifier). The transistor is controlled by the error signal amplifier, which is removed from the output divider of the power supply device. When the value of the output voltage of the converter (power supply) is changed, the error signal received at the amplifier input amplifies; and acts on the base of the transistor of the phase-shifting circuit, which, in turn, changes the charge-discharge mode of the capacitor of the phase-shifting circuit, causing the necessary phase shift between the output voltages of the autogenerators. The total voltage on the secondary windings of the autogenerators is shaped with a “step at zero. By expanding or reducing the step size at zero, i.e., by changing the duty cycle of the useful signal, the voltage on the load is controlled.

::

Недостатками такого устройства питани вл ютс : невысока чувствительность усилител рассогласовани , ограничивающа возможность получени высокостабильного выходного наир жени устройства нитанн в целом; существенна температура нестабильность наир жени усиливаемого сигнала , свойственна усилител м посто нного тока, собранным ио простым схемам. Кроме того, к недостаткам устройства относитс повышенна опасность отказов в работе. Например, иеисправность транзистора (смыкание электродов эмиттер - коллектор ) фазосдвигающей цепи приводит в случае применени рассматриваемого устройства дл стабилизации выходного напр жени вторичных источников питани к перенапр жени м на нагрузке, опасным дл многих интегральных схем, а при использовании дл управлени силовыми транзисторами коммутатора вторичного источника питани с бестрансформаторным входом- к немедленному выходу из стро (пробою) высоковольтных (силовых) транзисторов коммутаторов.The disadvantages of such a power supply device are: low sensitivity of the error amplifier, which limits the possibility of obtaining a highly stable output slewing of the nitann device as a whole; Significant temperature instability of the amplified signal is characteristic of DC amplifiers assembled with simple circuits. In addition, the disadvantages of the device include an increased risk of failure in operation. For example, if a device under consideration for stabilizing the output voltage of secondary power sources causes overvoltage on the load that is dangerous for many integrated circuits, when a device under consideration for stabilizing the output voltage of the secondary power sources, the secondary switch for controlling the power transistors of the secondary switch power supply with transformerless input - for immediate breakdown (breakdown) of high-voltage (power) switch transistors.

Цель изобретени - повыщение стабильности путем увеличени чувствительности фазового сдвига между напр жени ми указанных преобразователей, снижение температурной нестабильности.The purpose of the invention is to increase stability by increasing the sensitivity of the phase shift between the voltages of these transducers, reducing temperature instability.

Это достигаетс тем, что в источнике посто нного напр кени , содержащем подключенные параллельно входным шинам, ведущий и ведомый преобразователи пр моугольных импульсов с выходными трансформаторами , вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к выпр мителю с фильтром, между которым и выходными клеммами параллельно включен резисторный выходной делитель, фазосдвигающую цень обратной св зи в виде дополнительной обмотки трансформатора ведущего преобразовател , соединенной .последовательно с ведомым преобразователем , конденсатором и дополнительным вынр мителем , подключенным посто нным выходом к коллектору - эмиттеру транзистора усилител сигнала рассогласовани , введен высокочувствительный мост, выиолненный в виде двух параллельно соединенных противоположных плеч, первое из которых состоит из последовательно соединенных стабилитрона и резисторного делител , второе - из резистора и стабилитрона . При этом к диагонал м этих плеч подключены вывод дл подсоединени нагрузки и подвижной контакт резисториого выходного делител , а к другой диагонали, вл ющейс средней точкой первого и второго плеча, - базы первого и второго транзисторов дифференциального усилител , эмиттерный резистор которых соединен с подвижным контактом резисторного выходного делител . Коллектор первого транзистора через резистор иодсоединен к выводу дл This is achieved by the fact that in a constant-voltage source, connected in parallel to the input buses, are leading and driven rectangular pulse converters with output transformers, the secondary windings of which are connected in series and connected to a rectifier with a filter, in parallel with which the output terminals are connected resistor in parallel with the output terminals. output divider, phase-shifting center of feedback in the form of additional winding of the transformer of the master converter, connected in series with the driven converter The detector, a capacitor and an additional driver connected by a permanent output to the collector-emitter of the transistor of the error signal amplifier, introduced a highly sensitive bridge made in two parallel connected opposite arms, the first of which consists of a series-connected Zener diode and a resistor divider, the second from a resistor and zener diode. At the same time, the output for connecting the load and the moving contact of the resistor output divider are connected to the diagonal of these shoulders, and the diagonal of the first and second transistors of the differential amplifier, the emitter resistor of which is connected to the moving contact of the resistor, is connected to the other diagonal of the output divider. output divider. The collector of the first transistor through a resistor and connected to the output for

4four

подключени нагрузки, а коллектор второго транзистора - к коллектору транзистора усилител рассогласовани , база которого через резистор соединена с подвижным контактом резисторного выходного делител .connecting the load, and the collector of the second transistor - to the collector of the transistor of the error amplifier, the base of which is connected via a resistor to the moving contact of the resistor output divider.

Кроме того, между коллектором и положительным полюсом дополнительного выир мител включен резистор.In addition, a resistor is connected between the collector and the positive pole of the additional socket.

На чертеже представлена электрическа схема источника посто нного напр жени .The drawing shows an electrical circuit of a constant voltage source.

Она состоит из ведущего 1 п ведомого 2 преобразователей пр моугольных импульсов , вторичные обмотки 3, 4 выходных трансформаторов которых соединены последовательно и подключены к выпр мителю 5 с фильтром 6. Но входу преобразователи подключены параллельно к входным шинам питани с напр жением t/.It consists of a master 1 p slave 2 rectangular pulse converters, the secondary windings 3, 4 of the output transformers of which are connected in series and connected to rectifier 5 with filter 6. But the input of the converters are connected in parallel to the input power lines with voltage t /.

Ведущий преобразователь 1 имеет дополнительную обмотку 7, котора одним выводом подсоединена к дополнительному выпр мителю 8, а другим - к ведомому преобразователю 2, который через конденсатор 9 соедин етс с вторым переменным входом выпр мител 8. Посто нный выход дополнительного выпр мител 8 подключен к эмиттеру - коллектору транзистора 10 усилител сигнала рассогласовани , между электродами которого подсоединен резистор И.The master converter 1 has an additional winding 7, which is connected by one output to an additional rectifier 8 and the other to a driven converter 2, which is connected via capacitor 9 to the second variable input of the rectifier 8. The permanent output of the additional rectifier 8 is connected to the emitter - the collector of the transistor 10 of the error signal amplifier, between the electrodes of which a resistor I is connected.

Дл повышени чувствительности фазового сдвига между вторичными обмотками 3,4 преобразователей 1 и 2 и снижени температурной нестабильности введен высокочувствительный мост 12, выполненный в виде двух параллельно соединенных противоположных плеч, первое из которых состоит из последовательно соединенных стабилитрона 13 и резисторного делител 14, 15, а второе - из резистора 16 и стабилитрона 17. К одной из диагоналей этого моста подключены выводы дл подсоединени нагрузки источника питани с напр жением Uti, а к другой диагонали - базы первого 18 н второго 19 транзисторов дифференциального усилител , эмиттерный резистор 20 которых соединен с подвижным контактом резисторного выходного делител 21, 22. Коллектор транзистора 18 через резистор 23 ирисоедин етс к положительному выводу дл подключени нагрузки, а коллектор транзистора 19 дифференциального усилител -к коллектору транзистора 10 усилител рассогласовани . При этом база транзистора 10 через резистор 24 подсоединена к подвижному контакту резисторного выходного делител 21, 22 и к точке соединени резисторов 15, 20 и стабилитрона 17 высокочувствительного нелинейного моста. Коллектор транзистора 10 может быть соединен с коллектором транзистора 19 через резистор 25.To increase the sensitivity of the phase shift between the secondary windings of 3.4 transducers 1 and 2 and reduce thermal instability, a highly sensitive bridge 12 is inserted, made in the form of two parallel-connected opposite arms, the first of which consists of a series-connected Zener diode 13 and a resistor divider 14, 15, and the second is from resistor 16 and zener diode 17. One of the diagonals of this bridge is connected to terminals for connecting the load of the power source with voltage Uti, and to the other diagonal, the base of the first 18 n the second 19 transistors of the differential amplifier, the emitter resistor 20 of which is connected to the moving contact of the resistor output divider 21, 22. The collector of the transistor 18 through the resistor 23 connects to the positive terminal to connect the load, and the collector of the transistor 19 of the differential amplifier to the collector of transistor 10 mismatch amplifier. At the same time, the base of the transistor 10 is connected via a resistor 24 to the movable contact of the resistor output divider 21, 22 and to the connection point of the resistors 15, 20 and the Zener diode 17 of a highly sensitive nonlinear bridge. The collector of the transistor 10 may be connected to the collector of the transistor 19 through a resistor 25.

Принцип действи схемы заключаетс в следующем.The principle of operation of the circuit is as follows.

При изменении нанр жени на выходе источника, вызванном изменени ми тока нагрузки или напр жени на входе источника питани , сигнал с делител 21, 22 поступает на одну из диагоналей высокочувствительного моста 12, а с другой диагонали полученный сигнал рассогласовани подаетс на базы транзисторов 18, 19 дифференциального усилител .When the voltage at the source output changes, caused by changes in the load current or the voltage at the input of the power supply, the signal from the divider 21, 22 is sent to one of the diagonals of the highly sensitive bridge 12, and from the other diagonal the received error signal is fed to the bases of transistors 18, 19 differential amplifier.

Потенциал на базе транзистора 19 поддерживаетс неизменным с помощью кремниевого стабилитрона 17, а на базе транзистора 18 напр жение, сильно подчеркнутое за счет введенного в нелинейный мост второго стабилитрона 13, измен етс пропорционально изменению напр жени на выходе (на нагрузке) устройства. Это напр жение обусловливает соответствующее изменение тока базы и коллектора транзисторов 18, 19 дифференциального усилител , привод щее к изменению тока базы транзистора 10 по цепи: плюс дополнительного выпр мител 8 дополнительной обмотки 7, коллектор - эмиттер транзистора 19, резисторы 20, 24, база - эмиттер транзистора 10 и минус дополнительного выпр мител 8, а следовательно , и к изменению сопротивлени между электродами эмиттер - коллектор этого транзистора. В результате измен етс фазовый сдвиг между выходными напр жени ми ведущего и ведомого преобразователей и, в конечном итоге, скважность напр жени на входе выпр мител 5 источника питани , за счет которой и поддерживаетс неизменность (стабильность) выходного напр жени .The potential at the base of the transistor 19 is maintained unchanged by the silicon Zener diode 17, and at the base of the transistor 18, the voltage strongly emphasized by the second zener diode 13 inserted into the nonlinear bridge varies in proportion to the change in the output voltage of the device. This voltage causes a corresponding change in the base current and collector of transistors 18, 19 of the differential amplifier, leading to a change in the base current of transistor 10 along the circuit: plus additional rectifier 8 of additional winding 7, collector - emitter of transistor 19, resistors 20, 24, base - the emitter of the transistor is 10 and the minus of the additional rectifier 8, and consequently, to the change in resistance between the electrodes, the emitter is the collector of this transistor. As a result, the phase shift between the output voltages of the master and the slave transducers changes and, ultimately, the duty cycle of the input voltage of the rectifier 5 of the power supply, by which the output voltage remains constant (stable).

В данной схеме, в отличие от прототипа, при коротком замыкании между эмиттером и коллектором транзистора 10 последовательно с конденсатором 9 фазосдвигающей цепи оказываетс включенным резистор 25, исключающий аварийный режим источника, переход щего при этом на работу с неизменной скважностью, соответствующей мипимально допустимой паузе (ступеньке на нуле) выходного напр жени преобразователей . Это особенно важно при использовании источника дл управлени силовыми транзисторами коммутатора вторичного источника питани с бестрансформаторным входом.In this scheme, in contrast to the prototype, during a short circuit between the emitter and collector of transistor 10 in series with the capacitor 9 of the phase-shifting circuit, a resistor 25 is turned on, eliminating the emergency mode of the source, transferring to work with a constant duty cycle corresponding to a minimum tolerable pause (step at zero) the output voltage of the transducers. This is especially important when using a source to control the power transistors of a secondary power switch with a transformerless input.

Claims

Invention Formula

A source of constant voltage with pulse-phase modulation, containing

Lead and buried rectangular pulse converters with output transformers connected in parallel to input buses; their secondary windings are connected in series and connected to a rectifier with a filter, between which and the output terminals are connected in parallel a resistor output divider, a phase-shifting feedback circuit made in the form of an additional winding of the transformer of the master converter, connected in series with the slave converter, a capacitor and an additional rectifier, under Switched constant output to the collector - emitter of the transistor mismatch signal amplifier, characterized in that, in order to increase stability by increasing the sensitivity of the phase shift between the voltages of these converters, to reduce temperature instability, a highly sensitive bridge, made in the form of two parallel-connected opposite arms, is inserted , the first of which consists of a series-connected Zener diode and a resistor divider, the second - of a resistor and Zener diode, and The output connection for the load and the moving contact of the resistor output divider are connected to the diagonal of these shoulders, and the bases of the first and second transistors of the differential amplifier are connected to the other diagonal; the emitter resistor is connected to the moving contact of the resistor output divider, the collector of the first transistor is connected to the output for connecting the load, and the collector of the second transistor - to the collector of the transistor of the error amplifier, the base of which is connected via a resistor through Vision output terminal of the resistor divider.

2. The source of claim 1, characterized in that, in order to increase reliability, a resistor is connected between the collector and the positive pole of the additional rectifier.

Sources of information taken into account in the examination

1. USSR author's certificate number 249463, cl. H 02 M 7/44, 1969.

2. US patent number 3031629, cl. 331-6, published. 1972.

about