SU995227A1 - Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Description

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке вторичных источников питани .

Известен стабилизированный преобразователь напр жени , содержащий мостовой регул тор мощности, с силовым трансформатором , датчик тока с пороговым усилителем , цепь обратной св зи с щиротно-импульсным модул тором, ведомый и ведущий автогенераторы 1.

Недостатками данного преобразовател   вл етс  низкий КПД и надежность, так как отсутствует защита от сквозных токов при работе с коэффициентом заполнени , близким к единице, а также возможность несимметричного режима работы силового трансформатора, который возникает из-за неидентичных параметров элементов мостового регул тора, что приводит к больщим броскам тока в регулирующих транзисторах и может служить причиной выхода их из стро .

Известен стабилизированный источник питани , содержащий мостовой регул тор мощности, подключенный к входным выводам питани , в диагональ которого послег

довательно включены датчик тока и первична  обмотка силового трансформатора, выходна  обмотка которого через силовые выпр митель и фильтр подключена к выходным выводам питани , управл ющие входы регулирующих элементов мостового регул тора соответственно подключены к выходным обмоткам двух управл ющих трансформаторов , входна  обмотка каждого управл ющего трансформатора подключена соответственно к выводу питани  блока вспомогательных напр жений и через ограничительный резистор к выходу соответствующей первой и второй  чеек И-НЕ, первые входы которых соединены с соответствующими выходами первого триггера, счетный вход ко15 торого через первый формирователь сигнала подключен к первому выходу генератора блока вспомогательных напр жений, усилитель обратной св зи, входами подключенный через делитель выходного напр жени  к выходным выводам и источнику опорного напр жени , а выходом - к первому входу щиротно-импульсного модул тора, второй вход которого соединен с выходом формировател  пилообразного напр жени , усилитель защиты, входом подключенный к

выходу датчика тока и источнику опорного напр жени , датчик насыщени  сердечника силового трансформатора, измерительна  обмотка которого через выпр митель соединена со входом делител  напр жени , пороговый усилитель и дополнительную обмотку силового трансформатора 2.

Недостатком данного преобразовател   вл етс  отсутствие цепей размагничивани  управл ющих трансформаторов, работающих в однотактном режиме с посто нным подмагничиванием, что вызывает увеличение нама,гничивающего тока и рост потерь мощности в ограничивающих резисторах, отсутствие защиты от сквозных токов в стойке мостового регул тора при работе с коэффициентом заполнени , близким к единице, в режиме пуска и набросе нагрузки, применение выщеприведенного датчика насыщени  силового сердечника с выходными усилител ми в регулируемом преобразователе, приводит к по влению ложных срабатываний , обусловленных наличием помехи на выходе датчика в моменты коммутации транзисторов , когда начинает измен тьс  направление магнитного потока в сердечнике.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  преобразователь посто нного напр жени , содержащий генератор тактовых импульсов , подключенный к входу счетного тp ггepa, выходы которого подключены к первым входам логических элементов И-НЕ, причем выходы последних подключены к управл ющим входам импульсного регул тора с выходным трансформатором, подключенным к выходному выпр мителю с фильтром который через узел обратной св зи соединен со входом щиротно-импульсного модул тора , выход которого подключен к первому входу узла динамического ограничени , при этом второй вход последнего соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - ко вторым объединенным входам логических элементов И-НЕ, третьи объединенные входы которых подключены к выходу RS- триггера узла токовой защиты, R-входом соединенным с генератором тактовых импульсов, а S-входом - с выходом формировател  импульса перегрузки 3.

Недостатком известного преобразовател   вл ютс  возможность несимметричного режима перемагничивани  сердечника силового трансформатора импульсного регул тора , обусловленна  неидентичностью параметров его ключевых транзисторов, что приводит к увеличению потерь и может  витьс  причиной отказа устройства, т. е. существенно снижает его надежность; .независимость интервала запертого состо ни  всех ключевых транзисторов импульсного регул тора от параметров его силовых элементов приводит к необходимости необоснованного завыщени  длительности этого интервала , и, как следствие, снижению максимальной выходной мощности и увеличению коэффициента загрузки отдельных элементов , что снижает надежность и КПД устройства .

Цель изобретени  - повыщение КПД и надежности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

в стабилизированный преобразователь посто нного напр жени , содержащий генератор тактовых импульсов, подключенный ко входу счетного триггера, выходы которого подключены к первым входам логических элементов И-НЕ, причем выходы последнего подключены к управл ющим входам регул тора с выходным трансформатором , подключенным к выходному выпр мителю с фильтром, который через узел обратной св зи соединен со входом щиротноимпульсного модул тора, выход которого подключен к первому входу узла динамического ограничени , при этом второй выход последнего соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - ко вторым объединенным входам логических

элементов И-НЕ, третьи объединенные входы которых подключены к выходу RS-триггера узла токовой защиты, R-входом соединенным с генератором тактовых импульсов, а S-Бходом - с выходом формировател  импульса перегрузки, который через пороговый элемент соединен с датчиком тока перегрузки , введены датчик насыщени  сердечника выходного трансформатора, дополнительный выпр митель и пороговый эле мент, выход которого подключен к третьему

входу узла динамического ограничени , а вход - через дополнительный выпр митель к датчику насыщени  сердечника выходного трансформатора.

Причем узел динамического ограничени  выполнен на логическом элементе И и третьем логическом элементе И-НЕ, причем выход логического элемента И образует выход узла, его первый вход образует первый выход узла, а второй вход соединен с выходом третьего логического элемента И-НЕ,

входы которого образуют второй и третий входы узла.

На фиг. 1 приведена структурна  схема предлагаемого преобразовател ; на фиг. 2- временные диаграммы, по сн ющие его работу .

Устройство содержит импульсный регул тор 1 с трансформаторным выходом, подключенный входом к входным выводам, а выходом через выходной выпр митель 2 и фильтр 3 к выходным выводам 4 и 5. Триггер 6 счетным входом подсоединен к

выходу генератора 7 тактовых импульсов, а выходом - к первым входам элементов И-НЕ 8 и 9, выходы которых соединены с управл ющими входами импульсного регул тора 1. Усилитель 10 обратной св зи подключей входом к выходным выводам 4 и 5, а выходом - к входу щиротно-импульсного модул тора 11. Блок 12 динамического ограничени  соединен первым входом с выходом щиротно-импульсного модул тора

11, а вторым входом - с выходом задающего генератора 7. Импульсный регул тор 1 снабжен датчиком 13 тока, выход которого подключен к первому входу блока 14 токовой защиты, второй вход которого подсоединен к выходу задающего генератора 7.

Выход датчика 15 магнитного по са насыщенного состо ни  сердечника трансформатора импульсного регул тора 1 через второй выпр митель 16 подключен к входу порогового элемента 17, выход которого соединен с третьим входом блока 12 динамического ограничени . Выход этого блока подсоединен к вторым входам  чеек И-НЕ 8 и 9. Выход блока 14 токовой защиты подключен к третьим входам  чеек И-НЕ 8 и 9.

Блок 12 динамического ограничени  содержит третий элемент И-НЕ 18-20 и элемент И, выполненный на логических элементах . Первый и второй входы  чейки 18 соединены соответственно с вторым и третьим входами блока 12 динамического ограничени . Первый вход элемента 19 подключен к первому входу, а выход элемента 20- к выходу блока 12 динамического ограничени . Дополнительные обмотки 21 трансформатора импульсного регул тора 1 через формирователи 22 и 23 подключены к четвертым входам соответствующих  чеек 8 и 9.

Блок 14 токовой защиты содержит пороговый элемент 24, входом подсоединенный к первому входу блока 14, а выходом через формирующий элемент 25 подключенный к S-входу триггера 26, R-вход которого соединен с вторым входом, а выход- с выходом блока 14.

Стабилизированный источник питани  посто нного напр жени  работает следующим образом.

При отсутствии перегрузки по току либо режимов несимметричного перемагНичивани  сердечника трансформатора или сквозных токов в импульсном регул торе 1, сигнал задающего генератора 7 через триггер 6 поступает на первые входы  чеек И-НЕ 8 и 9, на третьи и четвертые входы которых приход т сигналы «1 соответственно с выходов блока токовой защиты 14 и формирователей 22 и 23. По цепи обратной св зи с выходных клемм 4 и 5 через усилитель обратной св зи 10 и широтно-импульсный модул тор 11 на второй вход элемента 19 блока 12 динамического ограничени  приходит «О, длительность которого пропорциональна величине выходного напр жени  устройства . На первый вход элемента 19 поступает «1, так как на входе элемента 18 действует сигнал с выхода генератора 7 тактовых импульсов и «О с выхода порогового элемента 17, причем «1 с выхода задающего генератора присутствует на входе элемента 18 только на интервале четных четвертей (Т/4 t Т/2) ЗТ/4 ) периода работы импульсного регул тора 1 (фиг. 2), Логическа  длительность которой пропорциональна величине выходного напр жени  устройства, с выхода блока динамического ограничени  12 поступает на вторые входы элементов И-НЕ 8 и 9, которые поочередно формиру  на своих выходах «О, 5 управл ют работой импульсного регул тора таким образом, что его выходное напр жение поддерживаетс  на заданном уровне. При превыщении током нагрузки заданного уровн  на выходе блока токовой защиты 14 формируетс  «О, который сущест0 вует до конца полупериода, что приводит к по влению на выходах  чеек И-НЕ 8 и 9 «1, и, следовательно, выключению транзисторов импульсного регул тора 1. В начале следующего полупериода работы сиг5 нал с выхода генератора 7 тактовых импульсов возвращает блок 14 токовой защиты в исходное состо ние. При этом, если причина токовой перегрузки устранена, устройство продолжает нормально функционировать . В противном случае, сигнал датчи0 ка 13 тока восстанавливает на выходе блока 14 токовой защиты «О, преп тству , тем самым, включению транзисторов импульсного регул тора К

При коэффициенте заполнени  транзисторов импульсного регул тора 1, близком

5 к единице, устранение режима сквозных токов обеспечиваетс  подачей запрета - «О с формирователей 22 и 23 на четвертые входы соответствующих элементов И-НЕ 8 и 9 до полного запирани  ранее насыщен0 ных транзисторов импульсного регул тора 1. Работа сердечника трансформатора импульсного регул тора 1 в режиме несимметричного перемагничивани  приводит к по влению в конце одного из интервалов насыщенного состо ни  его транзисторов

5 импульсного намагничивающего тока, амплитуда которых может достигать недопустимой дл  используемых элементов величины . При увеличении намагничивающего тока выходное напр жение с датчика 15 насыщени  - магнитного по са - через

0 выпр митель 16 поступает на вход порогового элемента 17, что приводит к по влению на его входе сигнала, «1 и формированию на первом входе э емента 19 логического «О, т. е. по влению на входе блока 12 динамического ограничени  сигна5 ла запрета, выключающего транзисторы импульсного регул тора 1 раньще окончани  импульса щиротно-импульсного модул тора 11 (фиг. 2), т. е. происходит укорочение сигнала управлени  на выходе одного

Q из элементов И-НЕ 8 и 9 и автоматическое симметрирование режима перемагничивани  сердечника трансформатора импульсного регул тора 1.

В следующий полупериод работы устройства после возникновени  несимметрии в момент включени  транзисторов импульсного регул тора 1 в датчика 15 несимметрии наводитс  напр жение помехи, обусловленное обратным перемагничиванием сердечника его трансформатора, которое, так же как и полезный сигнал, формирует «1, на входе элемента 18 блока 12 динамического ограничени  (фиг. 2). Но так как в этот момент на другом входе этого элемента присутствует «О с выхода генератора тактовых имнульсов, это не приводит к ложному срабатыванию блока 12 динамического ограничени , т. е. обеспечиваетс  устранение вли ни  помехи на нормальную работу предлагаемого устройства, что повышает его надежность.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   . Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени , содержащий генератор тактовых импульсов, подключенный ко входу счетного триггера, выходы, которого подключены к первым входам логических элементов И-НЕ, причем выходы последних подключены к управл ющим входам импульсного регул тора с выходным трансформатором, подключенным к выходному выпр мителю с фильтром, который через узел обратной св зи соединен со входом щиротно-импульсного модул тора, выход которого подключен к первому входу узла динамического ограничени , при этом второй вход последнего соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - ко вторым объединенным входам логических элементов И-НЕ, третьи объединенные входы которых подключены к выходы RS- триггера узла токовой защиты, R-входом соединенным с выходом генератора тактовых импульсов, а R-входом - с выходом форми ровани  импульса перегрузки, который через пороговый элемент соединен с датчиком тока перегрузки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и КПД путем устранени  несимметричного подмагничивани  выходного трансформатора, введены датчик насыщени  сердечника выходного трансформатора, дополнительный выпр митель и пороговый элемент, выход которого подключен к третьему входу узла динамического ограничени , а вход - через дополнительный выпр митель к датчику насыщени  сердечника выходного трансформатора .
2. 2. Стабилизированный преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что узел динамического ограничени  выполнен на логическом элементе И и третьем логическо.м элементе И-НЕ, причем выход логического элемента И образует выход узла, его первый вход образует первый выход узла, а второй вход соединен с выходом третьего логического элемента И-НЕ, входы которого образуют второй и третий входы узла. Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе

   1.Моин В. С., Лаптев Н. Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., «Энерги , 1972, с. 426.

   2.«Электронна  техника в автоматике. Сборник. Вып. 10. Под ред. Ю. И. Конева, М., «Советское радио, 1978, рис. 2, с 98.
3. 3. Патент США № 4150424, кл. Н 02 М 3/335, 1979.

   Ugx gi 0

   tISbix

   фиг. i

   п

   Фи2.2

   t

   t

   V

   h

   п п

   -t

   r

   i