РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при проектировании вторичных источников электропитания.
Известна схема источника электропитания, выполненного в виде регулируемого преобразователя постоянного напряжения в постоянное, содержащего конверторную ячейку, управляемую блоком управления, измерительный вход которого подсоединен к измерительному резистору, входящему в состав датчика выходного напряжения, подключенного к выходным выводам. Общие выводы блока управления и конверторной ячейки объединены (1). Данное устройство, наиболее близкое к данной полезной модели, позволяет с высокой точностью регулировать (стабилизировать) выходное напряжение благодаря высокой степени достоверности информации, снимаемой с выходных цепей. Однако при отсутствии непосредственной связи общих цепей блока управления и силового каскада подобный съем информации о состоянии выходных цепей преобразователя трудно реализуем, т.к. при измерении сложно привести истинную величину выходного напряжения к измерительному входу блока управления, что ведет к усложнению схемы и снижению точности степени регулирования.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данной полезной модели, является упрощение конструкции и увеличение точности регулирования путем повышения достоверности съема информации с датчика выходного напряжения при неэквопотенциальных общих выводах силового каскада и блока его управления.
Технический результат достигается за счет того, что в регулируемом преобразователе постоянного напряжения в постоянное, содержащем конверторную ячейку, входные выводы которой предназначены для подсоединения к источнику постоянного напряжения, выходные выводы - к нагрузке постоянного тока, а управляющие выводы - к блоку управления, измерительный вход которого подключен к первому выводу измерительного резистора, связанному с первым выходным выводом конверторной ячейки, при этом второй вывод измерительного резистора соединен с общим выводом блока управления (1), указанная связь первого вывода измерительного резистора с первым выходным выводом конверторной ячейки осуществлена через силовую цепь введенного исполнительного транзистора, соединенного с введенным управляющим транзистором по схеме токового зеркала, предусматривающей подключение одноименных выводов силовых цепей обоих транзисторов к первому выходному выводу и
присоединение силовой цепи управляющего транзистора к выходным выводам. Кроме того, общий вывод блока управления может быть соединен с вторым выходным выводом либо с одним из входных выводов конверторной ячейки. Силовая цепь управляющего транзистора может включать в себя коллекторный и эмиттерный резисторы, а силовая цепь исполнительного транзистора - эмиттерный резистор. Силовой переход управляющего транзистора совместно с коллекторным резистором может быть зашунтирован конденсатором.
На чертеже представлена электрическая схема регулируемого преобразователя постоянного напряжения в постоянное.
Устройство содержит конверторную ячейку 1, входные выводы которой, являющиеся входными выводами устройства, предназначены для подсоединения к источнику постоянного напряжения. Выходные выводы ячейки, являющиеся выходными выводами устройства, служат для подключения нагрузки постоянного тока. Выводы управления подсоединены к выходу блока управления 2, измерительный вход которого подключен к первому выводу измерительного резистора 3, второй вывод которого присоединен к общему выводу блока управления 2. Блок управления может быть выполнен по любой из известных схем, например (1). Измерительный резистор 3 соединен с выходными выводами при помощи схемы токового зеркала, содержащей управляющий 4 и исполнительный 5 транзисторы. В силовые цепи управляющего 4 и исполнительного 5 транзисторов включены эмиттерные резисторы 6, 7 и коллекторный резистор 8 соответственно. Силовой переход управляющего транзистора 4 и коллекторный резистор 8 зашунтированы конденсатором 9. Измерительный резистор 3 вместе с транзисторами 4 и 5 входят в состав датчика выходного напряжения.
Схема токового зеркала может иметь различную топологию построения (например, «Искусство схемотехники» П.Хоровиц, У.Хилл, М., «МИР», 1983, с.123-126). В схеме токового зеркала одноименные электроды транзисторов (эмиттерные либо коллекторные цепи) присоединены к одному из выходных выводов, например, первому, силовая цепь управляющего транзистора подключена к выходным выводам, а его коллектор соединен с базой исполнительного транзистора 5. Конверторная ячейка, образующая силовой каскад схемы, может быть выполнена по любой известной однотактной или двухтактной схеме, например (1).
Устройство работает следующим образом.
При подключении источника постоянного напряжения на выходе конверторной ячейки формируется выходное напряжение, величина которого задается блоком управления 2. На измерительный вход блока управления поступает сигнал обратной связи с измерительного резистора 3, входящего в
4.
состав датчика выходного напряжения. Ток, протекающий по силовой цепи управляющего транзистора 4 (I) прямо пропорционален величине выходного напряжения (Uвых.), т.е.
4
I=k Uвых.
где k - коэффициент пропорциональности.
5
Однако по принципу работы токового зеркала коллекторный ток исполнительного транзистора 5 (I) равен:
5
4
R3
I=I=I, где
R3
I - ток измерительного резистора 3.
5
3
5
4
R3
3
На измерительный вход блока управления подается напряжение: U=IR, но I=I=Uвых./k, следовательно, U=(RUвых)/k, т.е. напряжение на измерительном входе блока управления 2 пропорционально выходному напряжению преобразователя.
Таким образом, благодаря выполнению датчика напряжения в виде соединенных по схеме токового зеркала транзисторов и измерительного резистора, передача информации о выходном напряжении через ток, а не через напряжение, как в прототипе, более достоверна при отсутствии непосредственной связи общих выводов блока управления и выхода схемы.
Для улучшения переходных процессов при запуске преобразователя путем принудительного замедления роста выходного напряжения и, следовательно, напряжения на измерительном входе блока управления 2, параллельно силовому переходу совместно с коллекторным резистором 8 управляющего транзистора 4 включен конденсатор 9.
Эмиттерные резисторы 6 и 7 стабилизируют режимы работы транзисторов 4 и 5, что дополнительно повышает точность регулирования. Коллекторный резистор 8 управляющего транзистора 4 задает ток токового зеркала.
Благодаря высокой степени точности регулирования выходного напряжения полезная модель может быть рекомендована при проектировании вторичных источников электропитания.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
П.Четти «Проектирование ключевых источников электропитания» Москва, ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1990 г, с.87