SU862132A1

SU862132A1 - Stabilized converter of dc low voltage to dc high voltage

Info

Publication number: SU862132A1
Application number: SU792723653A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Петрович Юров
Original assignee: Специализированное конструкторско-технологическое бюро строительной техники связи
Priority date: 1979-02-14
Filing date: 1979-02-14
Publication date: 1981-09-07

Description

Изобретение относитс к области преобразовательной техники и может быть использовано в технике измерений, например, в качестве источника измерительного напр жени 90-500 В прибора, измер ющего сопротивление изол ции кабельных линий св зи в режиме, близком к режиму холостого хода.The invention relates to the field of converter technology and can be used in measurement techniques, for example, as a source of measuring voltage of 90-500 V of an instrument that measures the insulation resistance of cable lines in a mode close to idle mode.

Известен стабилизированный преобразователь посто нного низкого напр жени в посто нное высокое, содержащий источник посто нного низкого напр жени , к которому подключен стабилизатор входного напр жени , и резистор на выходе преобразовател в качестве балластного сопротивлени 1.A stabilized converter of constant low voltage to constant high voltage is known, comprising a source of constant low voltage to which an input voltage regulator is connected, and a resistor at the output of the converter as ballast resistance 1.

Недостатком этого преобразовател напр жени вл етс больщое потребление тока от источника посто нного низкого напр жени .The disadvantage of this voltage converter is the large current consumption from a constant low voltage source.

Наиболее близким к изобретению вл етс стабилизированный преобразователь посто нного низкого напр жени в посто нное высокое, содержащий общую дл низкого и высокого напр жений силовую шину, последовательно включенный со стороны низкого напр жени регулирующий элемент, источник опорного напр жени и элемент сравнени , выход которого соединен с управл ющим входом регулирующего элемента 2.Closest to the invention is a stabilized converter of constant low voltage to constant high, containing a common busbar for low and high voltages, a regulating element connected in series from the low voltage side, a reference voltage source and a reference element, the output of which is connected with the control input of the regulating element 2.

Недостатком известного устройства вл етс его мала экономичность за счет значительного потреблени тока схемой управлени от источника посто нного тока низкого напр жени особенно в рабочем режиме , близком к режиму холостого хода, вследствие чего, при равных услови х эксплуатации, известное устройство имеет большую массу из-за больщей массы источ10 ника посто нного тока низкого напр жени . Целью изобретени вл етс повышение экономичности известного преобразовател напр жени путем снижени тока, потребл емого от источника посто нного тока низ15 кого напр жени и упрощение схемы.A disadvantage of the known device is its low efficiency due to a significant current consumption by the control circuit from a low voltage direct current source, especially in an operating mode close to the idle mode, therefore, under equal operating conditions, the known device has a large mass for a greater mass of a low voltage direct current source. The aim of the invention is to increase the economics of a known voltage converter by reducing the current consumed from a low voltage direct current source and simplifying the circuit.

Достигаетс это тем, что в стабилизированном преобразователе посто нного низкого напр жени в посто нное высокое источник опорного напр жени включен входом к выходу дл подключени нагрузки, а его выход соединен с входом введенного элемента вычитани , другой вход которого соединен с выводом дл подключени нагрузки, а выход - с входом элемента сравнени , другойThis is achieved by the fact that in a stabilized converter of constant low voltage to constant high voltage source is switched on by the input to the output for connecting the load, and its output is connected to the input of the input subtraction element, the other input is connected to the output for connecting the load, and output - with the input of the comparison element, another

25 вход которого соединен с выводом дл подключени питающего источника. При этом элемент вычитани и источник опорного напр жени выполнены из последовательно соединенных нелинейного элемента и рези30 стора, один вывод которого соединен с общей шиной, а другой вывод с нелинейным элементом и входом элемента сравнени , причем другой вывод нелинейного элемента использован в качестве входа источника опорного напр жени , а в качестве элемента сравнени использован составной регулирующий элемент на транзисторах разного типа проводимости, вход которого соединен с общей точкой нелинейного элемента и резистора . На фиг. 1 представлена блок-схема стабилизированного преобразовател ; на фиг. 2 - принципиальна электрическа схема. Предлагаемый преобразователь содержит регулирующий элемент 1, элемент преобразовани 2, источник 3 опорного напр жени , элемент 4 сравнени (вычитани и усилени ), элемент 5 вычитани опорного напр жени из выходного. В этой схеме входное напр жение поступает на регулирующий элемент 1 и элемент сравнени 4. С регулирующего элемента напр жение поступает на элемент преобразовани 2. После элемента преобразовани полученное выходное напр жение У„и,( поступает на источник 3 опорного напр жени t/on и на элемент 5 вычитани опорного напр жени из выходного, на который также поступает опорное напр жение. Полученна в элементе вычитани 5 разность напр жени ( - U) поступает на элемент сравнени 4, где из этой разности вычитаетс входное напр жение и получаетс управл ющее напр жение t/y(t/eb,x-f/o,,) (1) С элемента сравнени усиленный управл ющий сигнал поступает на регулирующий элемент, обеспечива тем самым стабилизацию выходного напр жени . Определим приращение управл ющего сигнала при изменении входного напр жени . Дл этого, учитыва , что Ьвь,х « , - коэффициент преобразовагде п - ни напр жени предложенной схемой (), продифференцируем (1) по (л-1)А((«-1)А,х (3) Так как «, то ,, Т. е. приращение управл ющего напр жени в (п-I) раз превыщает величину изменени входного напр жени , что эквивалентно включению в цепь обратной св зи обычного усилител с коэффициентом усилени по напр жению (п-I). 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Таким образом, предложенна схема по звол ет без обычного усилител в цепи обратной св зи осуществить усилени управл ющего сигнала в (п-1) раз. А как известно , чем выще усиление в цепи обратной св зи, тем лучше стабильность выходного напр жени . На фиг. 2 элементам блок-схемы соответствуют следующие элементы принципиальной схемы. Роль регулирующего элемента 1 выполн ет транзистор 6, в качестве источника опорного напр жени использован нелинейный элемент 7, в качестве элемента сравнени 4 (вычитани и усилени ) использован транзистор 8, а элемента вычитани 5 - резистор 9. Выводы 10, -102 служат дл подключени к источнику низкого напр жени , а выводы 11, -112 служат дл подключени нагрузки. Транзисторы 6 и 8 имеют противоположную проводимость. Нелинейный элемент 7 и транзисторы 6 и 8 образуют цепь обратной св зи, котора вл етс отрицательной из-за действи транзистора 8 элемента усилени . Резистор 9 и нелинейный элемент 7 предназначены дл получени опорного напр жени , а также напр жени , равного разности между выходным и опорным напр жением, и, кроме того, дл создани начального смещени диодов выпр мител или других нелинейных элементов в инверторе. Резистор 9 обеспечивает также начальное смещение базы транзистора 8. Транзистор 8элемента усилени и резистор 9 предназначены дл задани начального смещени на транзисторе 6 регулирующего элемента. При включении стабилизированного преобразовател напр жени транзистор 8 элемента усилени максимально открываетс током базы, протекающим через резистор 9. Выходной ток данного транзистора 8, протека через базу транзистора 6 регулирующего элемента, максимально его открывает. При этом падение напр жени на транзисторе 6 минимально, и на выводы 12, и 122 элемента преобразовани 2 подаетс напр жение почти равное напр жению источника посто нного тока низкого напр жени (выводы 10, -Юг). После запуска элемента преобразовани 2 под действием его выходного напр жени через резистор 9 и нелинейный элемент 7 начинает протекать ток. При этом на нелинейном элементе 7 образуетс напр жение , которое можно считать посто нным. Напр жение на резисторе 9, равное разности между выходным напр жением и напр жением на нелинейном элементе, сравниваетс с входным напр жением.25 whose input is connected to an output for connecting a supply source. In this case, the subtraction element and the voltage source are made of a series-connected nonlinear element and a resistor, one output of which is connected to a common bus, and the other output to the nonlinear element and the input of the comparison element, the other output of the nonlinear element being used as the input source of the reference voltage as a comparison element used a composite regulating element on transistors of different conductivity types, the input of which is connected to the common point of a nonlinear element and a resistor . FIG. 1 is a block diagram of a stabilized converter; in fig. 2 - circuit diagram in principle. The proposed converter contains a regulating element 1, a conversion element 2, a source of the reference voltage 3, a comparison element 4 (subtraction and amplification), a reference voltage subtraction element 5 from the output voltage. In this scheme, the input voltage is supplied to regulating element 1 and the reference element 4. From the regulating element, the voltage goes to conversion element 2. After the conversion element, the resulting output voltage is U "and, (goes to source 3 of reference voltage t / on and the subtraction element of the reference voltage from the output voltage, to which the reference voltage also flows. The difference in voltage (- U) obtained in subtraction element 5 goes to the element of comparison 4, where the input voltage is subtracted from this difference control voltage t / y (t / eb, xf / o ,,) (1) From the reference element, the amplified control signal is fed to the regulating element, thereby stabilizing the output voltage. Let us determine the increment of the control signal when the input voltage changes For this, taking into account that bb, x “, is the coefficient that transforms n - no voltage by the proposed scheme (), we differentiate between (1) and (l-1) A ((« - 1) A, x (3) as, then, i.e., the control voltage increment is (p-I) times the magnitude of the change in the input voltage, which is equivalent to to the feedback circuit of a conventional amplifier with a voltage gain factor (p-I). 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Thus, the proposed scheme makes it possible, without a conventional amplifier in a feedback circuit, to make the control signal gain (n − 1) times. As you know, the higher the gain in the feedback circuit, the better the stability of the output voltage. FIG. The 2 elements of the block diagram correspond to the following elements of the concept. The role of the regulating element 1 is performed by the transistor 6, the nonlinear element 7 is used as the source of the reference voltage, the transistor 8 is used as the element of comparison 4 (subtraction and amplification) and the resistor 9 is used as the subtraction element 5. Conclusions 10, -102 serve to connect to a low voltage source, and pins 11, -112 serve to connect the load. Transistors 6 and 8 have opposite conductivity. The nonlinear element 7 and the transistors 6 and 8 form a feedback circuit, which is negative due to the effect of the transistor 8 of the gain element. Resistor 9 and nonlinear element 7 are designed to obtain a reference voltage, as well as a voltage equal to the difference between the output and reference voltage, and, moreover, to create an initial bias of the diodes of the rectifier or other nonlinear elements in the inverter. The resistor 9 also provides an initial base bias of the transistor 8. The amplification element transistor 8 and the resistor 9 are designed to set the initial bias on the transistor 6 of the regulating element. When the stabilized voltage converter is turned on, the transistor 8 of the gain element is maximally opened by the base current flowing through the resistor 9. The output current of this transistor 8, flowed through the base of the transistor 6 of the regulating element, opens it to the maximum. At the same time, the voltage drop across the transistor 6 is minimal, and the outputs 12 and 122 of the conversion element 2 are supplied with a voltage almost equal to the voltage of the low-voltage DC source (conclusions 10, -Sr). After the start of the conversion element 2 under the action of its output voltage through the resistor 9 and the nonlinear element 7 begins to flow current. In this case, a voltage is formed on the non-linear element 7, which can be considered constant. The voltage across the resistor 9, equal to the difference between the output voltage and the voltage on the non-linear element, is compared with the input voltage.

На базу транзистора 8 элемента усилени подаетс напр жение, равное разности между напр жением на резисторе 9 и на входе схемы. Абсолютна величина отрицательного потенциала базы транзистора 8 элемента усилени увеличиваетс по сравнению с первоначальным моментом. Это приводит к уменьшению тока базы транзистора 8 и уменьшению напр жени , которое подаетс на выводы 12, и 122 элемента преобразовани 2. При этом напр жение на его выводах 12з и 124 также уменьшаетс .A voltage equal to the difference between the voltage across the resistor 9 and at the input of the circuit is applied to the base of the transistor 8 of the gain element. The absolute value of the negative potential of the base of the transistor 8 of the gain element is increased in comparison with the initial moment. This leads to a decrease in the base current of the transistor 8 and a decrease in the voltage that is applied to the terminals 12, and 122 of the transducer element 2. At the same time, the voltage across its terminals 12 and 124 also decreases.

Этот кратковременный процесс происходит до тех пор, пока на выходе схемы не установитс напр жение, определ емое параметрами ее элементов.This short-term process occurs until the voltage at the output of the circuit is determined, determined by the parameters of its elements.

При изменении напр жени на выходе схемы , например, под действием нагрузки или из-за изменени напр жени источника посто нного тока низкого напр жени в соответствии с вышеописанным изменитс падение напр жени на транзисторе 6 регулируюшего элемента, и напр жение на выходе схемы восстановитс .When the voltage changes at the output of the circuit, for example, under the action of a load or due to a change in the voltage of the low voltage direct current source as described above, the voltage drop across the transistor 6 of the regulating element will change and the voltage at the output of the circuit will be restored.

Изменение напр жени источника посто нного тока низкого напр жени компенсируетс большой крутизной изменени напр жени на резисторе 9, что вл етс следствием включени его.A change in the voltage of a DC source of low voltage is compensated for by a large slope of the voltage change on the resistor 9, which is a consequence of switching it on.

Таким образом, предлагаемый преобразователь напр жени экономичнее известного преобразовател напр жени по току, по-, требл емому от источника посто нного низко го напр жени .Thus, the proposed voltage converter is more economical than the known current voltage converter required by a constant-voltage source.

Поэтому данный преобразователь напр жени весит меньше известного преобразовател напр жени , так как при строго заданном минимальном количестве часов работы в предлагаемом преобразователе напр жени требуетс иметь источник посто нного тока низкого напр жени меньшей мош,ности и, следовательно, меньшего веса, по сравнению с известным преобразователем напр жени .Therefore, this voltage converter weighs less than a known voltage converter, since with a strictly specified minimum number of operating hours in the proposed voltage converter, it is required to have a low voltage constant current source of lower power and, consequently, less weight, than voltage converter.

Это особенно важно при использовании предлагаемого преобразовател напр жени , так как он вл етс частью малогабаритных переносных приборов дл измерени сопротивлени изол ции и других параметров кабельных линий св зи.This is especially important when using the proposed voltage converter, as it is part of compact portable devices for measuring insulation resistance and other parameters of cable lines.

Итак, предлагаемый стабилизированный преобразователь посто нного низкого напр жени в высокое по сравнению с сушествуюшими вл етс наиболее экономичным по току, потребл емому от источника посто нного низкого напр жени , имеет меньший вес и при этом позвол ет получить достаточно стабильное выходное напр жение .So, the proposed stabilized converter of constant low voltage to high compared to existing ones is the most economical in current consumed from a source of constant low voltage, has less weight and at the same time allows to obtain a sufficiently stable output voltage.

Claims

1. Stabilized converter

constant low voltage to a constant high, containing, common to low and high voltage, a power bus, a control element connected in series on the low voltage side,

the source of the reference voltage and the reference element, the output of which is connected to the control input of the regulating element, characterized in that, in order to increase its stability, simplify the circuit and reduce the power consumption, the reference voltage source is connected by the input to the output for connecting the load, and its output is connected to the input of the input subtraction element, another input of which is connected to the output for connecting the load, and the output - to the input of the comparison element, another input of which is connected to the output for connecting the power supply source.

2. The converter according to claim 1, characterized in that the subtraction element and the reference voltage source are made of a series-connected nonlinear element and a resistor, one output of which

It is connected with a common thickness, and another output with a non-linear element and the input of the comparison element, and another output of the non-linear element is used as the input of the source of the reference voltage.

3. Converter on PP. 1 and 2, characterized in that as a comparison element a composite regulating element on transistors of different conductivity type is used, the input of which is connected to a common point of a nonlinear element and a resistor.

Sources of information taken into account in the examination

1. USSR author's certificate No. 144541, H 02M 7/515, 1970.

2. For Japan 49-41963, cl. 56 A21, 1975.

about///