УСТРОЙСТВО УПРАВЛЯЕМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ
CONTROLLED AC/DC CONVERTER

Изобретение относится к областям электротехники и радиотехники, а именно к устройствам преобразования параметров электрического тока.
Известны устройства преобразования параметров электрического тока, работа которых основана на использовании контроллера, формирующего широтно-моделированные импульсы, обеспечивающего работу каналов управления и взаимодействующего с КМОП транзисторами с драйверами (см. например патент на полезную модель RU 71191, ВНИИЭМ, опубликованный 27.02.2008). Предлагаемое изобретение представляет собой дальнейшее развитие описанных выше устройств и позволит обеспечить питания современных интегральных микросхем, характеризующихся снижением напряжения питания микросхем до уровня одного вольта и менее, при существенном росте потребляемого тока, достигающем нескольких десятков и даже более сотни Ампер. При этом предлагаемое устройство управляемого преобразования постоянного тока в постоянный обеспечит низкий уровень шумов и помех выходного напряжения.
Описанный выше технический результат достигается при использовании предложенного устройства управляемого преобразования постоянного тока в постоянный, включающего контроллер, формирующий широтно-моделированные импульсы, и обеспечивающего четыре параллельных канала управления, сдвинутые на 90° друг относительно друга с обратной связью выходов каналов управления и контроллера. В состав каждого канала управления входит драйвер, каскад на КМОП транзисторах, включенных по полу-мостовой схеме, с обратной связью с упомянутым контроллером, выходной фильтр низкой частоты.
Предложенное изобретение проиллюстрировано блок-схемой.
I
IV
I
IV
Контроллер 1 формирует широтно-модулированные импульсы для управления работой четырех каналов управления I, II, III, IV, которые сдвинуты относительно друг друга на 90°. Каждый канал I, II, III, IV охвачен обратной связью, которая выравнивает нагрузку плеч и ограничивает максимальный ток на выходе источника. В каждом из каналов I, II, III, IV импульсы усиливаются и управляют работой мощного выходного каскада 2…2 на МОП транзисторах с драйверами, включенных по полу-мостовой схеме, далее после фильтров низкой частоты 3…3, состоящих из индуктивности и емкости, получают выходное напряжение. Все четыре канала I, II, III, IV работают параллельно на одну нагрузку 4. Для обеспечения поддержания требуемого значения выходного напряжения, напряжение с нагрузки 4 через дифференциальный усилитель 5 подается на вход обратной связи контроллера 1. Использование дифференциального усилителя 5 позволяет скомпенсировать падение напряжения на подводящих проводах. Скважность импульсов по каждому из каналов модулируется исходя из напряжения на выходе источника. В итоге обеспечивается низкий уровень шумов и помех выходного напряжения, а также хорошие переходные характеристики источника питания, как реакция на изменение величины нагрузки. За счет использования интегрированных в одном корпусе драйвера и мощных выходных МОП транзисторов и малогабаритных индуктивностей с низким сопротивлением потерь обеспечивается компактный размер устройства.
Изготовленные образцы предложенного устройства управляемого преобразования постоянного тока в постоянный обеспечивают: выходной ток ~100 А и более; выходное напряжение ~1 В ±5%; входное напряжение -12 В ±5%; КПД ~90%; низкий уровень шумов и помех выходного напряжения, то есть предложенное устройство может быть использовано при конструировании устройств на современных интегральных микросхемах. Таким образом, предложено устройство управляемого преобразования постоянного тока в постоянный, характеризующееся низким уровнем шумов и помех выходного напряжения при компактном размере устройства.