SU974360A1 - Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, и может быть использовано в стабилизированных источниках напряжения постоянногс тока.

Известны стабилизированные преобразователи постоянного напряжения с регулируемым инвертором, управление транзисторами которых осуществляется от двух синхронно работающих автогенераторов, вырабатывающих сдвинутые во времени напряжения. Фазовый сдвиг между выходными напряжениями этих автогенераторов осуществляется посредством фазосдвигающего устройства в зависимости от величины сигнала обратной связи.

В качестве фазосдвигающего устройства в регулируемых стабилизированных инверторах используются магнитные усилители £1 j и

Однако такие’стабилизированные преобразователи обладают большой инерционностью, а их использование на высоких частотах не эффективно. Кроме того, магнитные усилители сложны в изготовлении.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному яв^s ляется стабилизированный преобразователь, содержащий регулируемый инвертор, выпрямитель, фильтр, I задающий генератор, ведомый генератор, усилитель обратной связи, фазосдвигающее устройство на RC-цепочке СТНедостатком этого устройства является низкая эффективность преобразования, связанная с ограниченностью регулирования фазового угла сдвига между напряжениями ЗГ и ведомого генератора ( 0 - 7с/2Э . ·

Целью изобретения является повы2о шение эффективности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содер подпреобра-¹ фильтр, to конденсадиодов, второго неинверти15 выход задаюco входом напряжения, что в схему жащий регулируемый инвертор, клоченный к выходным выводам зователя через выпрямитель и усилитель обратной связи, входом подключенный к выходным выводам преобразователя, задающий генератор, один из выходов которого подключен к первому входу регулируемого инвертора, введены фазосдвигающий усилитель, генератор пилообразного напряжения, два операционных усилителя, дополнительный источник питания,, тор, два резистора и пять причем инвертирующий вход операционного усилителя и рующий вход первого соединены с выходом генератора пилообразного~напряжения, а неинвертирующий вход второго и инвертирующий вход первого операционного усилителя - с выходом усилителя обратной связи, крайние выводы выходной обмотки трансформатора задаю щего генератора через первый, и второй диоды соединены с положительными входами питания операционных усилителей, средний вывод трансформатора подключен к общей точке питания операционных усилителей, отрицательные входы питания которых соединены с дополнительным источником питания, а выходы one- ₃₀ рационных усилителей через третий и четвертый диоды - со входом фазосдвигающего усилителя, выход которого соединен со вторым входом регулируемого инвертора, а второй щего генератора соединен генератора пилообразного Цель достигается тем, дополнительно введена цепочка из последовательно включенного конденсатора и первого резистора, подключенного между средним и крайним выводами трансформатора задающего генератора, точка соединения конденсатора и первого резистора через второй резистор и пятый диод подключена ко входу фазосдвигающего усилителя.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предложенного стабилизированного преобразователя; временные цип работы схемы; на фиг. менные диаграммы для случая ; на фиг. 2диаграммы, поясняющие прин3 - вре, когда необходима компенсация провала, получаемого в результате суммирования выходных сигналов операционных усилителей.

Стабилизированный преобразователь включает в себя регулируемый инвер40 . 55 тор 1, выпрямитель 2, фильтр 3, задающий генератор 4 с выходным трансформатором 5, фазосдвигающий усилитель 6, усилитель обратной связи 7, генератор пилообразного напряжения 8, операционные усилители 9 и 10, диоды 11-15, конденсатор 16, резисторы 1? и 18, 19 и 20 - соответственно инвертирующие и неинвертирующие входы первого операционного усилителя 9, 21, 22 - соответственно инвертирующие и неинвертирующие входы второго операционного усилителя 10.

Положительные входы питания операционных усилителей 9 и 10 связаны через первый и второй диоды 11, 12 с крайними выводами выходной обмотки .трансформатора 5. Отрицательные входы питания связаны с минусом дополнительного источника питания, а общая точка - с общей точкой источника питания.

Инвертирующий вход 19 первого операционного усилителя 9 и неинвертирующий вход 22 второго операционного усилителя 10 соединены с выходом усилителя обратной связи 7 i а неинвертирующий вход 20 первого усилителя 9 и инвертирующий вход 21 второго усилителя 10 - с выходом генератора пилообразного напряжения 8. Выходы операционных усилителей 9 и 10 через третий и четвертый диоды 13 и 14 соединены со входом фазосдвигающего усилителя.

Устройство работает следующим образом.

На входы 20 усилителя 9 и на вход 21 усилителя 10 поступает напряжение генератора ^игпн> ^{а на} на вход 22 напряжение связи 7· пилообразного напряжения вход 19 усилителя 9 и усилителя 10 - выходное 'Soc усилителя обратной

В первом полупериоде через второй диод 12 питание получает усилитель

10. В интервале 0 - напряжение пи лообразного генератора U_rnH меньше, чем выходное напряжение усилителя обратной связи И^_ос и на выходе усилителя 10 полярность напряжения отрицательная.

В интервале - X

2L ..... >

и на выходе усилителя 10 формируется напряжение положительной полярности.

Во втором полупериоде через первый диод 11 питание ролучает усили to тель 9· В интервале(т|2) - U_9OC7 И_П1Н и на выходе усилителя 9 формируется напряжение IJg положительной полярности, а в интервале - Т напряжение отрицательной полярности.

При отсутствии на положительных входах питания усилителей 9 и 10 напряжения, поступающего от обмотки трансформатора 5 задающего генератора 4 в первом и втором полупериодах его работы, на выходах усилителей 9 и 10 формируется напряжение отрицатель^, ной полярности.

Напряжения с выходов усилителей 9 и·10 через третий и четвертый диоды 13 и 14 суммируются и поступают на вход фазосдвигающего-усилителя 6.

На входе фазосдвигающего усилителя 6 получается импульс напряжения U_c, длительность которого равна длительности полупериода задающего генератора, смещенного по-отношению к первому полупериоду напряжения задающего генератора на время . В фазосдвигающем усилителе формируется переменное напряжение прямоугольной формы 1!ф^, сдвинутое на время по отношению к напряжению задающего генератора и^_г.

Сдвиг фаз между напряжениями задающего генератора и фазосдвигающего усилителя определяется выходным сигналом усилителя обратной связи.

Выходные напряжения задающего генератора 4 и фазосдвигающего усилителя 6 поступают к транзисторам регулируемого инвертора 1. На выходе инвертора формируется напряжение прямоугольной формы переменного тока-с паузой на нуле Up_H. Изменение сдвига фаз между напряжениями задающего генератора U^_r и фазосдвигающего усилителя приводит к изменению длительности отпирающих и запирающих импульсов управления транзисторами регулируемого инвертора и тем самым - к изменению выходного напряжения инвертора.

Поскольку в момент X в результате суммирования напряжений Ug и IJ^p может иметь место провал напряжения изза фронтов напряжения задающего генератора, то для исключения этого явления от полуобмотки трансформатора 5 через конденсатор 16, резистор 17 подается остроконечный импульс Ц,? , который поступает на вход фазосдвигающего усилителя 6 через диод 15, резистор 18, создавая напряжение U^g

IS *0 (см. фиг. 3). Дальнейший процесс протекает аналогично вышеописанному.

При изменении выходного напряжения усилителя обратной связи от 0 до Uj-пн меняется длительность выходных напряжений от 0 доТ/2, формируемых рперационными усилителями, в результате фазовый сдвиг между напряжениями задающего генератора и фазосдвигающего усилителя практически меняется от 0 до-ft.

Расширение предела регулировки фазового сдвига между напряжениями задающего генератора и фазосдвигающего усилителя повышает эффективность работы стабилизированного преобразователя.

Изобретение находит применение в унифицированных вторичных источниках электропитания (УВИП), а также в блоках питания ЭВМ семейства Наири.

Claims (3)

1

Изобретение относитс  к электротехнике , и может быть использовано в стабилизированных источниках напр жени  посто нного тока.

Известны стабилизированные преобразователи посто нного напр жени  с :регулируемым инвертором, управление транзисторами которых осуществл етс  от двух синхронно работающих автогенераторов , вырабатывающих сдвинутые во времени напр жени . Фазовый сдвиг между выходными напр жени ми этих автогенераторов осуществл етс  посредством фазосдвигающего устройства в зависимости от величины сигнала обратной св зи.

В качестве фазосдвигающего устройства в регулируемых стабилизированных инверторах используютс  магнитные усилители ГО

Однако такиестабилизированные преобразователи обладают большой инерционностью , а их использование на

ВЫСОКИХ частотах не эффективно. Кроме того, магнитные усилители сложны в изготовлении.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному  вл етс  стабилизированный преобразователь , содержащий регулируемый инвертор, выпр митель, фильтр, задающий генератор, ведомый генератор , усилитель обратной св зи, фазосдвигаощее устройство на RC-цепочке 3J.

Недостатком этого устройства  вл етс  низка  эффективность преобразовани , св занна  с ограниченностью регулировани  фазового угла сдвига между напр жени ми ЗГ и ведомого генератора (О -Тс/г) .

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности преобразовани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в стабилизированный преобразователь посто нного напр жени , содер397 жащий регулируемый инвертор, подключенный к выходным выводам преобра зовател  через выпр митель и фильтр, усилитель обратной св зи, входом под ключенный к выходным выводам преобра зовател , задающий генератор, один из выходов которого подключен к первому входу регулируемого инвертора, введены фазосдвигающий усилитель, генератор пилообразного напр жени , два операционных усилител , дополнительный источник питани ,, конденсатор , два резистора и п ть диодов, причем инвертирующий вход второго операционного усилител  и неинвертирующий вход первого соединены с выхо дом генератора пилообразного напр жени , а неинвертирующий вход второго и инвертирующий вход первого операционного усилител  - с выходом усилител  обратной св зи, крайние выводы выходной обмотки трансформатора задаю щего генератора через первый, и второй диоды соединены с положительными входами питани  операционных усилителей средний вывод трансформатора подключе к общей точке питани  операционных усилителей,.отрицательные входы пита ни  которых соединены с дополнительным источником питани , а выходы one рационньгх усилителей через третий и четвертый диоды - со входок фазосдви гающего усилител , выход которого соединен со вторым входом регулируемого инвертора, а второй выход задающего генератора соединен со входом генератора пилообразного напр жени . Цель достигаетс  тем, что в схему дополнительно введена цепочка из последовательно включенного конденсатора и первого резистора, подключенного между средним и крайним выводами трансформатора задающего генератора , точка соединени  конденсатора и первого резистора через второй резистор и п тый диод подключена ко входу фазосдвигающего усилител . На фиг. 1 изображена функциональна  схема предложенного стабилизированного преобразовател ; на фиг. 2временные диаграммы, по сн ющие принцип работы схемы; на фиг. 3 временные диаграммы дл  случа , когда необходима компенсаци  провала, полу чаемого в результате суммировани  выходных сигналов операционных усили телей. Стабилизированный преобразователь включает в себ  регулируемый инвертор 1, выпр митель 2, фильтр J, задающий генератор с выходным трансформатором 5, фазосдвигающий усилитель 6, усилитель обратной св зи 7, генератор пилообразного напр жени  8, операционные усилители 9 и 10, диоды 11-15, конденсатор 16, резисторы 17 и 18, 19 и 20 - соответственно инвертирующие и неинвертирующие входы первого операционного усилител  9, 21, 22 - соответственно инвертирующие и неинвертирующие входы второго операционного усилител  10. Положительные входы питани  операционных усилителей 9 и 10 св заны через первый и второй диоды И, 12 с крайними выводами выходной обмотки трансформатора 5. Отрицательные входы питани  св заны с минусом дополнительного источника питани , а обща  точка - с общей точкой источника питани . Инвертирующий вход 19 первого операционного усилител  9 и неинвертирующий вход 22 второго операционного усилител  10 соединены с выходом усилител  обратной св зи 7i а неинвертирующий вход 20 первого усилител  9 и инвертирующий вход 21 .второго усилител  10 - с выходом генератора пилообразного напр жени  8. Выходы операционных усилителей 9 и 10 через третий и четвертый диоды 13 и 1 соединены со входом фазосдвигающего усилител . Устройство работает следующим образом . На входы 20 усилител  9 и на вход 21 усилител  10 поступает напр жение генератора 8 пилообразного напр жени  и..г,.. , а на вход 19 усилител  9 и на вход 22 усилител  10 - выходное напр жение усилител  обратной св зи 7В первом полупериоде через второй диод 12 питание получает усилитель 10. В интервале О - t напр жение пилообразного генератора Ly меньше, чем выходное напр жение усилител  обратной св зи и на выходе усилител  10 пол рность напр жени  отрицательна . В интервале t, - X voc и на выходе усилител  10 формируетс  напр жение U., положительной пол рности . Во втором полупериоде через первый диод 11 питание ролучает усили г  тель 9- В интервале т) t VQC. и на выходе усилител  9 формируетс  напр жение UQ положительной пол рности , а в интервале t. - Т напр жение отрицательной пол рности. При отсутствии на положительных входах питани  усилителей 9 и 10 напр жени , поступающего от обмотки трансформатора 5 задающего генератора в первом и втором полупериодах его работы, на выходах усилителей 9 и 10 формируетс  напр жение отрицате ной пол рности. Напр жени  с выходов усилителей 9 и.10 через третий и четвертый диоды 13 и 1 суммируютс  и поступают на вход фазосдвигающегоусилител  6. На входе фазосдвигающего усилител  6 получаетс  импульс напр жени  DC длительность которого равна длительности полупериода задающего генератора , смещенного по-отношению к первому полупериоду напр жени  задающего генератора на врем  t . В фазо сдвигающем усилителе формируетс  переменное напр жение пр моугольной формы Уф, сдвинутое на врем  t по отношению к напр жению задающего генератора . Сдвиг фаз между напр жени ми зада ющего генератора и фазосдвигающего усилител  определ етс  выходным сигналом усилител  обратной св зи. Выходные напр жени  задающего генератора 4 и фазосдвигающего усилител  6 поступают к транзисторам регу лируемого инвертора 1. На выходе инвертора формируетс  напр жение пр моугольной формы переменного тока-с паузой на нуле dn. Изменение сдвига фаз между напр жени ми задающего ген ратора и фазосдвигающего усилите л  Уф приводит к изменению длительности отпирающих и запирающих импуль сов управлени  транзисторами регулируемого инвертора и тем самым - к из менению выходного напр жени  инвертора . Поскольку в момент в результате и 9 и и, суммировани  напр жений жет иметь место провал напр жени  изза фронтов напр жени  задающего генератора , то дл  исключени  этого  влени  от полуобмотки трансформатора 5 через конденсатор 16, резистор 17 подаетс  остроконечный импульс и„ , который поступает на вход фазосдвигающего усилител  6 через диод 15, резистор 18, создава  напр жение 9 06 ( см. фиг. 3). Дальнейший процесс протекает аналогично вышеописанному. При изменении выходного напр жени  усилител  обратной св зи от О до Uj-p мен етс  длительность выходных напр жений от О доТ/, формируемых операционными усилител ми, в результате фазовый сдвиг между напр жени ми задающего генератора и фазосдвигающего усилител  практически мен етс  от О до It. Расширение предела регулировки фазового сдвига между напр жени ми задающего генератора и фазосдвигающего усилител  повышает эффективность работы стабилизированного преобразовател . Изобретение находит применение в унифицированных вторичных источниках электропитани  (УВИП), а также в блоках питани  ЭВМ семейства НаиII Формула изобретени  1. Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени  в nocto-l  нное, содержащий регулируемый инвер тор, подключенный к выходным выводам преобразовател  через выпр митель и фильтр, усилитель обратной св зи, входом подключенный к выходным выводам преобразовател , задающий генератор, один из выходов которого подключен к первому входу регулируемого инвертора , о.тличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности преобразовани , в него- введены фазосдвигающий усилитель, генератор пилообразного напр жени , два операционных усилител , дополнительный источник питани , конденсатор, два резистора и п ть диодов, причем инвертирующий вход второго операционного усилител  и неинвертирующий вход пер вого соединены с выходом генератора пилообразного напр жени , а неинвертирующий вход второго и инвертирующий вход первого операционного усилител  с выходом усилител  обратной св зи, крайние выводы выходной обмоткитранЬ форматора задающего генератора через первый и второй диоды соединены с по ложительными входами питани  операционных усилителей, средний вывод трансформатора подключен к оби|ей точке питани  операционных уси ителей, отрицательные входь питани  которых

соединены с дополнительным источником питани , а выходы операционных усилителей через третий и четвертый диоды - со входом фазосдвитающего усилител  , выход которого соединен со вторым входом регулируемого инвертора , а второй выход задающего генератора соединен со входом генератора пилообразного напр жени .

2. Стабилизированный преобразователь по п. 1, отличающийс   тем, что крайний вывод выходной обмотки трансформатора задающего генератора через последовательно включенные конденсатор и первый резистор соединен с общей точкой питани  операционных усилителей, а точка соединени  конденсатора и первого резисто ра через п тый диод и второй резистор - со входом фазосдвигающего усилител .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Коссов О.А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений . М., Энерги , 1971, с. itSI.

2.Моин B.C., Лаптев И.М. Стабилизированные транзисторные преобразователи . М., Энерги , 197, с. 512.

3.Александров Ф.И.,Сиваков А.Р. Импульсные преобразователи и стабили-Vзаторь . Л.,, Энерги , 1970, с. 18-19 рис. 1-10.

1Ьг

Утн; Vyoe

i л.

О

(/t/od