Регулируемый преобразователь напряжения

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при проектировании вторичных источников электропитания. Техническая сущность: устройство содержит конверторную ячейку 1, в выходную цепь которой включен датчик тока, соединенный с измерительным и общим входами блока управления 2. Датчик тока выполнен в виде включенного последовательно в цепь одного из выходных выводов резистора 4, подсоединенного к эмиттерам транзисторов 5 и 6, образующих схему токового зеркала. Транзистор 5 является источником тока, следовательно, напряжение на измерительном входе блока управления (резисторе 3) прямо пропорционально току нагрузки. Технический результат, заключающийся в упрощении схемы и увеличении точности регулирования, достигается за счет повышения достоверности съема информации с датчика выходного тока при отсутствии непосредственной связи общих выводов блока управления и выхода схемы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

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).

Недостатком известного устройства (1) является низкая точность регулирования при отсутствии непосредственной связи общих цепей блока управления и силового каскада.

Наиболее близким к полезной модели устройством является регулируемый преобразователь постоянного напряжения (2), содержащий управляемую конверторную ячейку, в выходную цепь которой включен датчик тока, связанный с измерительным входом блока управления.

Известное устройство (2) позволяет с достаточной 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 трудно реализуем, т.к. при измерении сложно привести истинную величину сигнала, соответствующего выходному току, к измерительному входу блока управления, что ведет к усложнению схемы и снижению точности регулирования.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели, является упрощение схемы и увеличение точности регулирования путем повышения достоверности съема информации с выходных цепей при неэквопотенциальных общих выводах силового каскада и блока его управления.

Технический результат достигается за счет того, что в регулируемый преобразователь напряжения, содержащий конверторную ячейку, входные выводы которой предназначены для подсоединения к источнику постоянного напряжения, выходные выводы - к нагрузке постоянного тока, а управляющие выводы - к блоку управления, резистор датчика тока, включенный последовательно в цепь одного из выходных выводов (2), введены три резистора и два транзистора одинакового типа проводимости, эмиттер первого из которых через первый резистор подключен к первому выводу резистора датчика тока, второй вывод которого подключен к эмиттеру второго транзистора, соединенного коллектором со своей базой и базой первого транзистора, коллектор которого соединен с измерительным

входом блока управления и - через второй резистор - с его общим выводом, к которому через третий резистор подсоединен коллектор второго транзистора. Кроме того, общий вывод блока управления может быть соединен с вторым выходным выводом либо с одним из входных выводов конверторной ячейки.

Первый и второй транзисторы, введенные в состав датчика тока, образуют схему токового зеркала.

В патентных источниках информации не обнаружено использование схемы токового зеркала в составе датчиков выходного тока (при неэквопотенциальных общих выводах силовых каскадов и блоков управления) с целью повышения достоверности снимаемой с выходных цепей силовых каскадов информации, что говорит о соответствии данной полезной модели критерию «новизна».

На чертеже представлена электрическая схема регулируемого преобразователя напряжения.

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, к измерительному входу которого подключен резистор 3. Последовательно в цепь одного из выходных выводов включен резистор 4 датчика тока, включающего в себя также первый 5 и второй 6 транзисторы и резисторы 7, 8. К первому выводу резистора 4 через резистор 8 подключен эмиттер первого транзистора 5, а к второму выводу - эмиттер второго транзистора 6. Коллектор транзистора 6 соединен со своей базой и базой первого транзистора 5.

Резисторы 3, 4, 7 и 8 вместе с транзисторами 5 и 6, соединенными по схеме токового зеркала, входят в состав датчика выходного тока.

Схема токового зеркала может иметь различную топологию построения (например, «Искусство схемотехники» П.Хоровиц, У.Хилл, М., «МИР», 1983, с.123-126).

Конверторная ячейка, образующая силовой каскад схемы, может быть выполнена по любой известной однотактной или двухтактной схеме преобразования постоянного напряжения, например (1).

Блок управления может быть выполнен по любой из известных схем, реализующих заданный закон регулирования, 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, соответствующий выходному току. Через резистор 3 протекает ток исполнительного транзистора 5, являющимся источником тока. Резистор 7 задает ток в силовых цепях обоих транзисторов, соединенных по схеме токового зеркала.

Поскольку падение напряжения на база-эмиттерном переходе транзистора 5 равно падению напряжения на база-эмиттерном переходе транзистора 6, то по закону Кирхгофа падение напряжения на резисторе 8 (U ₈) равно падению напряжения на резисторе 4 (U ₄), т.е.

U₈=U ₄=I_нR₄=I ₈R₈, где

I_н - ток нагрузки;

R₄ и R ₈ - сопротивление резисторов 8 и 4 и тогда

I ₈=I_нR₄/R ₈.

Будучи управляемым («отражающим») элементом токового зеркала, транзистор 5 является источником тока, следовательно, напряжение на резисторе R₃ (U ₃), равное U₃=I₃ R₃=I_н·R ₄·R₃/R₈ , прямо пропорционально току нагрузки I_н .

Для согласования уровня выходного напряжения датчика тока со схемой управления измерительный резистор 3 может быть разделен на две части, образующие делитель напряжения.

Таким образом, выполнение датчика тока в виде токового зеркала позволяет получить сигнал, который полностью соответствует выходному току преобразовательного каскада без непосредственной привязки друг к другу его выходной цепи и общей шины блока управления. Повышение достоверности измерений привело к увеличению точности регулирования.

Благодаря простоте конструкции и высокой точности регулирования выходного напряжения, устройство может быть наиболее предпочтительным при проектировании вторичных источников электропитания.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:

П.Четти «Проектирование ключевых источников электропитания» Москва, ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1990 г., с.132.

Э.М.Ромаш и др. «Высокочастотные транзисторные преобразователи», М. Радио и связь, 1988 г., с.180.

1. Регулируемый преобразователь напряжения, содержащий конверторную ячейку, входные выводы которой предназначены для подсоединения к источнику постоянного напряжения, выходные выводы - к нагрузке постоянного тока, а управляющие выводы - к блоку управления, резистор датчика тока, включенный последовательно в цепь одного из выходных выводов, отличающийся тем, что введены три резистора и два транзистора одинакового типа проводимости, эмиттер первого из которых через первый резистор подключен к первому выводу резистора датчика тока, второй вывод которого подключен к эмиттеру второго транзистора, соединенного коллектором со своей базой и базой первого транзистора, коллектор которого соединен с измерительным входом блока управления и - через второй резистор - с его общим выводом, к которому через третий резистор подсоединен коллектор второго транзистора.

2. Регулируемый преобразователь напряжения по п.1, отличающийся тем, что общий вывод блока управления соединен с вторым выходным выводом либо с одним из входных выводов конверторной ячейки.