SU1471181A1 - Импульсный стабилизатор посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к источникам вторичного электропитани  радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и качества выходного напр жени . Транзисторный ключ 1 включаетс  по сигналу генератора 11, поступающему на вход RS - триггера 15. Выключение транзисторного ключа 1 происходит в момент равенства напр жений регулирующего усилител  13 и датчика импульсного тока 5, входом включенного последовательно с транзисторным ключом. Импульсы напр жени , формируемые транзисторным ключем, сглаживаютс  дросселем 6 DL - фильтра 2 и через двухтактный усилитель мощности 3 передаютс  в нагрузку. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электро- технике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах электропитани  уст- ройств промьшшенной автоматики, радиоэлектронной аппаратуры и бытовой техники .

Целью изобретени   вл етс  повьше- ние надежности и качества выходного напр жени .

На фиг. 1 приведена принципиальна  электрическа  схема импульсного стабилизатора посто нного напр жени ; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн  ющке его работу.

Импульсный стабилизатор посто нного напр жени  (ИСН) содержит транзисторный ключ 1, DL-фильтр 2 и двухтактный преобразователь 3 напр жени  с выходным трансформатором 4. Транзисторный ключ через входную обмотку датчика 5 импульсного тока подключен коллектором к первой входной клемме, а эмиттером через дроссель 6 ВЪ-фильт- ра 2 - к средней точке первичной об- выходного трансформатора 4. Выходные концы первичной обмотки трансформатора 4 соединены с коллекторами транзисторов 7 и 8 преобразовател  напр жени . Эмиттеры транзисторов 7 и 8 объединены между собой и подключены к второй входной клемме. Диод 9 DL-фильтра 2 включен между эмиттером транзисторного ключа 1 и второй входной клеммой. Вторична  обмотка выходного трансформатора подключена к выходным клеммам через выпр митель 10.

В систему управлени  стабклизато- ра вход т датчик 5 импульсного тока, генератор 11 пр моугольных импульсов, делитель 12 чистоты на два, регулирующий усилитель 13, компаратор гер 15 с инверсными RS-входами, ло- гический элемент 2И 16, импульсные трансформаторы 17 и 18 и элементы5 составл ющие датчик импульсного тока2 трансформатор 19 тока, шунтирующий диод 20 и операционный усилитель 21, охваченный отрицательной резистивной св зью.

Регулирующий усилитель 13 по цепи входов подключен первым входом к ис-: точнику опорного напр жени , а вто рым - к выходной клемме. Выход усилител  соединен с одним из входов компаратора . Второй вход компаратора . подключен к выходу датчика 5 импульсного тока. Выход компаратора 14 сое- динен с инверсным К входом RS-тригге- ра 15. Инверсный З-вход RS-триггера объединен с выходом генератора 11, входом делител  12 частоты и одним из входов логического элемента 2И 16. Второй - вход логического элемента 16 соединен с выходом триггера 15, а выход логического элемента 16 подключен через импульсный трансформатор 18 к управл ющей цепи транзисторного ключа 1. Выходы делител  12 частоты подключены к управл ющим, входам транзисторов 7 и 8 через импульсный трансформатор 17. . .

Питание системы управлени  осуществл етс  от маломощного источника . 22 напр жени , выпо.гн иного на сетевом трансформаторе, диодном мостовом вьшр мителе и двух емкостных фильтрах При наличии питающей сеТи переменного тока силова  часть стабилизатора подключаетс  к ней через выпр митель и емкостный фильтр (на фиг. 1 указаны пунктирной линией). При необходимости источник 22 может быть заменен уст устройством запуска, совмещенным с до дополнительным источником на выходе трансформатора 4,

Импульсный стабилизатор посто нного Напр жени  работает следующим образом .

Первоначально подаетс  напр жение дл  питани  системы управлени  путем подключени  маломощного источника 22 к питающей сети. С по влением напр жени  возбуждаетс  генератор 11. Импульсами с выхода генератора пере-.. ключаетс  делитель 12 частоты и напр  жение с его выходов поочередно прикладываетс  к входным полуообмоткам импульсного трансформатора 17. Напр жением с вторичных полуобмоток тран сформатора 17 поочередно открываютс  транзисторы 7 и 8 преобразовател  3 напр жени . Опорным напр жением регулирующий усилитель 13 переводитс  в состо ние максимального выходного е сигнала положительной пол рности.Под действием этого сигнала компаратор

14устанавливаетс  в единичное состо ние по выходу. Одновременно с возбуждением генератора. 11 RS-триггер

15переводитс  в единичное состо ние по выходу нулевым сигналом генератора 11, воздействующим на инверсный 5-вход.

В моменты по влени  единичных импульсов на выходе генератора 11 на входах логического элемента 2И 16 со совпадают по времени единичные сигналы и на выходе последнего выдел ютс  сигналы положительной пол рности,которые поступают на вход транзисторного ключа 1 через импульсный трансформатор 17. В результате транзисторный Q ключ открываетс  синфазно с импульсами генератора.

Силова  часть ИСН подключаетс  к питающей сети посто нного тока непосредственно , а к сети переменного тока - через вспомогательный выпр митель и емкостный фильтр.

После подачи питающего напр жени  на силовую часть стабилизатора в момент по влени  единичного сигнала .на ,0 выходе генератора 11 открываетс  транзисторный ключ 1. Через датчик 5 тока, транзисторньй ключ 1, дроссель 6 ВЪ-фильтра 2, одну из полуобмоток вы- ,ходкого трансформатора 4 и один из 25 транзисторов преобразовател  3 напр жени , например транзистор 7, начинает протекать ток. Ток из первичной полуобмотки трансформатора 4 трансформируетс  во вторичную обмотку и через выпр митель 10 замыкаетс  в цепь нагрузки. Темп нарастани  тока (момент времени t, на фиг. 2) определ етс  величиной индуктивности дрос- дроссел  6 DL-фильтра 2 и разностью напр жений входом и выходом 35 стабилизатора.

По мере нарастани  тока пропорционально ему увеличиваетс  сигнал с датчика 5 тока. При нарастании тока

,-40

45

до заданного уровн  на входе компара тора 14 сравниваютс  по величине вход ные сигналы, а именно сигнал с датчика 5 тока и сигнал с выхода регулирующего усилител  13. При незначитель ном превьшении током заданного уровн  происходит переключение компаратора 14 в нулевое состо ние по выходу (момент времени t). Нулевой сигнал поступает на инверсный R-вход триггера 15 и последний переключаетс  в нулевое состо ние по выходу. На вы- х.оде логического элемента 2И 16 по вл етс  сигнал низкого зфовн , ко- торьй через импульсный трансформатор 18 надежно запирает транзисторный ключ 1. В результате прерьшаетс  входной ток датчика 5 тока и на его выходе по вл етс  сигнал отрицатель50

55

-н

л

Q

,0 , 25 35

40

45

0

5

ной пол рности, соответствзтощий размагничиванию сердечника трансформатора 19 тока.

Сигналом с датчика 5 тока формиро- ванно переключаетс  компаратор 14 в единичное состо ние по выходу. Единичный сигнал с выхода компаратора 14 не измен ет состо ние триггера 15. Одновременно с запиранием транзисторного ключа 1 ток, протекающий по обмоткам дроссел  6 и выходного трансформатора , замыкает цепь диода 9 и начинает уменьшатьс  по величине. Темп спада тока определ етс  величи- ; ной индуктивности дроссел  6 и выходного напр жени  ИСН. Через полпериода (момент времени t,) на вы- ходе генератора 11 по вл етс  нулевой сигнал, который устанавливает триггер 15 в единичное состо ние по выходу. При этом состо ние сигнала на выходе логического элемента 2И 16 не измен етс  и силова  часть стабилизатора сохран ет предьщущее состо ние . Ток в силовой цепи продолжает снижатьс  по величине. Через полперио-. да ( момент времени t) на выходе генератора 11 по вл етс  единичный сигнал, который переключает делитель 12 частоты и поступает на второй вход логического элемента 2И 16. В результате вновь открьшаетс  транзисторный ключ 1 и одновременно переключаютс  транзисторы преобразовател  напр жени . Диод 9 DL-фильтра закрываетс , а ток, протекающий через транзисторный ключ 1 и дроссель 6, коммутируетс  из первой полуобмотки выходного трансформатора ,во вторую и начинает вновь нарастать. Ток из второй полуобмотки выходного транс- Форматора трансформируетс  во вторичную обмотку и через выпр митель 10 замыкаетс  в цепь нагрузки.

Далее работа устройства происходит аналогично описанной. В результате ток ограничиваетс  на данном уровне -независимо от величины нагрузки (ИСН) и может надежно работать даже при коротком замыкании в цепи нагрузют или в преобразователе напр жени .

Нагрузка стабилизатора носит активно-емкостный характер. По мере зар да конденсаторов в цепи нагрузки выходное напр жение начинает сравниватьс  по величине с опорным. Следовательно на выходе регулирующего усилител  13 уменьшаетс  выходное напр 5147

жение, а пропорционально ему ток.стабилизатора . Далее наступает состо ние динамического равновеси , при котором выходное напр жение равно опорному , а ток стабилизатора равен току нагрузки. При изменении величины нагрузки стабилизатор практически без- инерционно приводит ток в состо ние равновеси , а именно, не более, чем

за период частоты генератора, I

Таким образом, транзисторный ключ 1 с ВЬ-фильтром 2, управл емый по сигналам датчика 5 импульсного тока, фактически выполн ет функции регулируемого источника посто нного тока и поэтому обеспечиавет высокое качество выходного напр жени .

Датчик импульсного тока работает следуюпщм образом.

Импульс входного тока из первичной обмотки трансформируетс  во вторичную и замыкаетс  в цепь резистив- ной обратной св зи операционного усилител  21. Выходное напр жение усилител  пропорционально входному тбку За счет подключени  вторичной обмотки трансформатора 19 тока в входу уси- лител  21 сердечник трансформатора перемагничиваетс  предельно-минимальньпч напр жением, равным падению напр жени  от тока на активном сопротивлении вторичной обмотки трансфор- матора 19, Входное напр жение операционного усилител  21 практически равно нулю. Поэтому в процессе преобразовани  входного тока в выходное напр жение трансформатор 19 тока имеет минимальное значение тока намагничивани  и, соответственно, датчик тока обладает высокой точностью преобразовани . В момент обрыва входного тока при закрывании транзистор- ного ключа ток намагничивани  трансформатора 19 тока трансформируетс  во вторичную обмотку и замыкаетс  через шунтирунщий диод 20.

816

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Импульсный стабилизатор посто нного напр жени , содержащий последовательно соединенные транзисторный ключ, DL-фильтр и двухтактный усилитель мощности, первым входом подключенные к первой входной клемме, а выходом через выходной трансформатор, вьшр митель и фильтр соединенные с выходными клеммами, генератор и делитель частоты, соединенные последовательно , регулирующий усилитель,Г первый вход которого под :.п:ючен к выходным клеммам, второй вход соединен с источником эталонного напр жени , а выход подключен к первому входу компаратора, выход делител  частоты подсоединен к управл ющим входам двухтактного усилител  мощности чере первый импульсный трансформатор, RS-триггер, выход которого подключен к первому входу элемента 2И, выход которого через второй импульсный трансформатор св зан с управл ющим входом транзисторного ключа, о т- личающийс  тем, нто, с целью повьшени  надежности и качества выходного напр жени , в него введен датчик импульсного тока, а входы RS-триггера вьтолнены инверсными, причем датчик тока входом включен между второй входной клеммой и вторым входом последовательно соединенных транзисторного ключа, DL-фильтра и двухтактного усилител  мощности, а выходом подключен к второму входу компаратора и S-вход RS-триггера, соединен с выходом генератора и вторым входом элемента 2И, а R-вход соединен с выходом компаратора, датчик тока включает в себ  трансформатор тока, первична  обмотка которого подсоединена к входам датчика тока, а вторична  обмотка, зашунтированна  диодом,подсоединена к входам усилител , выход которого подключен к вьгходу датчика тока.