Багатоканальний перетворювач напруги

Изобретение относится к преобразовательной технике. Может быть использовано для регулирования выходных параметров блоков многоканальных источников вторичного электропитания, в частности для выравнивания уровней выходного напряжения каналов при их последовательном соединении по выходу. Известен источник вторичного электропитания [1], состоящий из преобразовательных ячеек, соединенных параллельно по входу и вы ходу. Для исключения асимметрии токов ячеек используются дополнительные трансформаторы, подключаемые между вторичными обмотками соседних ячеек и выделяющие разностный сигнал. Недостатком данного изобретения является недостаточная устойчивость работы, а наличие у дополнительных трансформаторов собственных магнитопроводов увеличивает массогабариты источников. Прототипом данного изобретения является система вторичного электропитания [2], содержащая N параллельно соединенных по входу и последовательно соединенных по выходу каналов, выполненных на базе однотактных транзисторных преобразователей, каждый из которых содержит схему формирования импульсов управления, подключенную к базо-эмиттерному переходу транзисторного ключа, причем выход каждого канала подключен к первичной обмотке повышающего трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключены выпрямитель и фильтр. В данной системе выходные напряжения ячеек суммируют на нагрузке пропусканием общего тока, затем полученное напряжение суммируют с напряжением регулирующего источника и уже из полученной суммы формируют напряжение обратной связи для каждой ячейки. Однако многократное суммирование напряжений до коррекции выходных напряжений ячеек может привести к перенапряжению на выходе всего устройства и неприемлемо для высоковольтных источников питания. В основу изобретения поставлена задача создания такого многоканального преобразователя напряжения, в котором новое выполнение блоков запуска позволило бы обеспечить приборы стабильным напряжением, которое отключается при недостаточном входном напряжении, и за счет этого повысить надежность источника. Поставленная задача решена тем, что в многоканальном преобразователе напряжения, содержащем N параллельно соединенных по входу и последовательно соединенных по выходу каналов, выполненных на базе однотактных транзисторных преобразователей, каждый из которых содержит схему формирования импульсов управления, подключенную к базо-эмиттерному переходу транзисторного ключа, причем выход каждого, канала подключен к первичной обмотке повышающего трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключены выпрямитель и фильтр, согласно изобретению, в каждый канал введен узел отрицательной обратной связи, включающий дополнительную обмотку, размещенную на магнитопроводе повышающего трансформатора, соединенную с выпрямительным диодом и первым резистором, параллельно которому подключен конденсатор фильтра, одним выводом подключенный к эмиттеру транзисторного ключа, и формирующую цепь из параллельно соединенных второго резистора и одностороннего стабилитрона, анодный выход которого подключен к общей точке соединения другого вывода конденсатора фильтра и первого резистора, а катодный вывод - к базе транзисторного ключа. Также согласно изобретению, в каждый узел отрицательной обратной связи введена интегрирующая цепь из параллельно соединенных третьего резистора и конденсатора, одним концом подключенная к базе транзисторного ключа и катодному выводу стабилитрона, а вторым концом - к эмиттеру транзисторного ключа. Такое техническое решение обеспечивает выравнивание выходных напряжений каналов между собой, что исключает выход каналов из строя из-за перекоса выходных напряжений и, тем самым, повышает устойчивость работы многоканального преобразователя напряжения с последовательным соединением выходов. Простота данной системы обуславливает повышение надежности работы устройства данного типа. На чертеже представлена электрическая схема N-го канала преобразователя. Схема формирования импульсов управления силовым ключом (транзистором) 1 канала, обведенная пунктиром, состоит из двух управляющи х транзисторов 2 и 3, источника 4 отпирающего напряжения, формирующей цепи из резистора 5 и диода 6 и источника запирающего напряжения 7. Транзистор 2 п-р-п типа и транзистор 3 р-п-р типа базами соединены между собой, и общая точка соединения баз подключена к системе управления (СУ) источником питания и ко входам N-1-го и N+1-го каналов. Транзистор 2 коллектором подключен к полюсу источника 4 отпирающего напряжения, эмиттером соединен с эмиттером управляющего транзистора 3 и через токозадающий резистор 5 и форсирующий диод 6, катодом подключенный к общей точке соединения эмиттера, - с базой силового ключа 1. Коллектор транзистора 3 соединен с минусом источника 4 отпирающего напряжения (точка А). Первичная обмотка W 1 трансформатора 8 подключена одним концом к коллектору силового ключа 1, а другим - к полюсу источника питания 9. Силовая обмотка W 2, к которой подключены однополупериодный выпрямитель на диоде 10 и конденсатор 11, соединенный последовательное выходами N-1-го и N+1-го аналогичных каналов, включена встречно с первичной обмоткой W 1 и согласно с дополнительной обмоткой W 3 (размещенной на магнитопроводе повышающего трансформатора 8), соединенной с выпрямительным диодом 12, резистором 13 и включенным параллельно резистору 13 конденсатором 14, причем общая точка соединения диода 12, конденсатора 14 и резистора 13 подключена к эмиттеру силового ключа 1 и заземлена. К общей точке соединения конденсатора 14 и резистора 13 дополнительной обмотки подключена формирующая цепь из параллельно соединенных резистора 15 и одностороннего стабилитрона 16, причем анодный вывод стабилитрона подключен к общей точке соединения конденсатора 14 и резистора 13, а к катодному выводу, соединенному с общей точкой А источников 4 и 7, подключена интегрирующая цепь, состоящая из параллельно соединенных резистора 17 и конденсатора 18, другие выводы которых заземлены. Устройство работает следующим образом. При подаче управляющего сигнала от общей системы управления многоканальным преобразователем напряжения транзисторы 2 и 3 рассматриваемого канала пропускают импульсы постоянной скважности через силовой ключ 1 на первичную обмотку W 1 трансформатора 8, формируя на ней импульсное напряжение прямоугольной формы, которое, трансформируясь в силовую обмотку W 2, обеспечивает заряд конденсатора 11 через диод 10 до напряжения Uв ых . Одновременно на выходе дополнительной обмотки W 3 трансформатора 8 формируется напряжение U1 ых , являющееся частью от Uв ых . При случайном (неуправляемом) превышении в Uв ых , обусловленном перегревом элементов транзисторного преобразователя и/или обмоток трансформатора и/или отклонением напряжения источника питания канала, пропорционально возрастает Uв ых и потенциал точки А увеличится. Тем самым, уменьшится токозадающая разность потенциалов (Uотп - Uв ых ) , и степень насыщения силового транзистора 1 уменьшится, что будет эквивалентно снижению скважности работы силового ключа данного канала относительно скважности, определяемой общей системой управления. Одновременно с этим возрастает разность потенциалов, запирания (U зап ) - U'в ых ) силового ключа 1, что, в свою очередь, также снизит эквивалентную скважность. Следствием этого является уменьшение напряжения U'в ых на конденсаторе 11 вторичной обмотки W 2 трансформатора 8 до величины, равной выходному напряжению аналогичных каналов, последовательно соединенных выходами с данными. Диод 6, подключенный параллельно токозадающему резистору 5, формирующему амплитуду тока Іотп при отпирании силового ключа 1, в данном случае обеспечивает форсированное запирание силового ключа 1 за счет быстрого разряда выходной емкости управляющего р-п перехода данного ключа. Для повышения устойчивости созданной таким образом дифференциальной отрицательной ОС по напряжению используются формирующая цепь из параллельно соединенных резистора 15 и стабилитрона 16, обеспечивающих желаемую зону нечувствительности ОС, а также интегрирующая цепь из параллельно соединенных резистора 17 и конденсатора 18, увеличивающая жесткость внешней характеристики дополнительных источников питания 4 и 7 схемы формирования управляющих импульсов силового ключа 1 канала. Таким образом, в заявленном многоканальном преобразователе напряжения в каждом канале обеспечивают выравнивание выходных напряжений каналов между собой, что исключает выход каналов из строя из-за перекоса выходных напряжений и, тем самым, повышает устойчивость работы многоканального преобразователя напряжения с последовательным соединением выходов. Поскольку описанная система является более простой по сравнению с традиционными для высоковольтных источников питания, то ее использование обуславливает повышение надежности работы устройств данного типа.