ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H02M7/5375 

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может использоваться для питания различной радиоэлектронной арматуры.

Известны преобразователи постоянного напряжения, выполненные по двухтактной схеме, коллекторы транзисторов противоположных плеч которого через коллекторные обмотки трансформатора тока подключены к выводам первичной обмотки силового трансформатора, средняя точка которой соединена с первым входным выводом, а базы транзисторов подключены к второму входному выводу, соединенному с эмиттерами транзисторов через базовые обмотки трансформатора тока, причем вторичная обмотка силового трансформатора подключена к выходным выводам для подключения нагрузки [1].

Такие преобразователи постоянного напряжения имеют ограниченные КПД и надежность при работе на холостом ходу (при отключенной нагрузке).

Наиболее близким к изобретению является преобразователь постоянного напряжения, выполненный по двухтактной схеме, коллекторы транзисторов противоположных плеч которого через коллекторные обмотки трансформатора тока подключены к выводам первичной обмотки силового трансформатора, средняя точка которой соединена с первым входным выводом, а базы транзисторов подключены к второму входному выводу, соединенному с эмиттерами транзисторов, через базовые обмотки трансформатора тока и цепочку, состоящую из параллельно соединенных диода и конденсатора, причем вторичная обмотка силового трансформатора подключена к выходным выводам для подключения нагрузки [2].

Недостатком известного преобразователя постоянного напряжения является ограниченные КПД и надежность работы при отключенной нагрузке, т.е. в режиме холостого хода.

Изобретение решает задачу повышения КПД преобразователя. При этом в качестве нового технического свойства, получаемого при использовании изобретения, является то, что потребляемый в режиме холостого хода ток не превышает токов утечки, т.е. обратного тока коллектора находящихся в закрытом состоянии транзисторов преобразователя.

Для достижения этого технического свойства в предлагаемый преобразователь постоянного напряжения, введены последовательно соединенные второй диод и резистор, включенные между первым входным выводом и одним из выходных выводов, а другой выходной вывод подключен к точке соединения базовых обмоток трансформатора тока с цепочкой из параллельно соединенных диода и конденсатора.

В преобразователь постоянного напряжения введены третий диод и второй конденсатор, подключенный параллельно выходу выпрямителя, соединенному с выходными выводами через третий диод. При этом введенная в преобразователь цепь из последовательно соединенных второго диода и резистора и ее соединение с выходными выводами выполняют две функции - запуск преобразователя при подключенной к выходным выводам нагрузке и прекращение подачи запускающего преобразователь напряжения (тока) от входного вывода в базовые цепи транзисторов при отключении нагрузки, причем переключение транзисторов прекращается и через них протекают только токи утечки.

В частном варианте исполнения преобразователя введенный в схему третий диод разрывает возможную цепь запуска через второй конденсатор при отключенной нагрузке.

На чертеже представлен пример конкретной реализации преобразователя постоянного напряжения.

Преобразователь постоянного напряжения выполнен по двухтактной схеме и содержит транзисторы 1 и 2, коллекторы которых через коллекторные обмотки 3 и 4 трансформатора тока 5 подключены к выводам 6 первичной обмотки силового трансформатора 7, средняя точка которой соединена с первым входным выводом 8. Базы транзисторов 1 и 2 подключены к второму входному выводу 9, соединенному с эмиттерами транзисторов 1 и 2 через базовые обмотки 10 и 11 трансформатора тока 5 и цепочку, состоящую из параллельно соединенных диода 12 и конденсатора 13. Вторичная обмотка 14 силового трансформатора 7 через выпрямитель 15 подключена к выходным выводам 16 и 17 для подключения нагрузки 18. Последовательно соединенные второй диод 19 и резистор 20 в включены между первым входным выводом 8 и одним из выходных выводов 16, а другой выходной вывод 17 подключен к точке соединения базовых обмоток 10 и 11 трансформатора тока 5 с цепочкой из параллельно соединенных диода 12 и конденсатора 13.

Преобразователь постоянного напряжения может содержать третий диод 21 и второй конденсатор 22 (на чертеже показан пунктирной линией), подключенный параллельно выходу выпрямителя 15, соединенному с выходными выводами через третий диод 21.

Устройство работает следующим образом. При подаче постоянного напряжения на входные выводы 8 и 9 начинает протекать ток по цепи: диод 19, резистор 20, нагрузка 18, конденсатор 13. Происходит заряд конденсатора 13, на базах транзисторов 1 и 2 появляется отпирающее напряжение. Один из транзисторов 1 или 2, имеющий больший коэффициент усиления, например транзистор 1, открывается. Начинает протекать ток по цепи: входной вывод 8, первичная обмотка 6 силового трансформатора 7, коллекторная обмотка 3 трансформатора тока 5, транзистор 1, входной вывод 9.

На обмотках силового трансформатора 7 и трансформатора тока 5 наводится напряжение. Обмотка 10 через диод 12 поддерживает в базе транзистора 1 ток, пропорциональный току коллектора. Одновременно на обмотке 11 трансформатора тока 5 формируется напряжение, запирающее транзистор 2, и ток в цепи обмотки 4 трансформатора тока 5 не протекает. После насыщения сердечника трансформатора тока 5 происходит переключение транзисторов 1 и 2 транзистор 1 закрывается, а транзистор 2 открывается. На этом заканчивается процесс формирования первого полупериода работы преобразователя.

После открывания транзистора 2 ток от входного вывода 8 протекает по цепи: первичная обмотка 6 силового трансформатора 7, коллекторная обмотка 4 трансформатора тока 5, транзистор 2, входной вывод 9. Напряжение на обмотке 11 трансформатора тока 5 поддерживает транзистор 2 в открытом состоянии, его базовый ток пропорционален току коллектора. При этом напряжение на обмотке 10 трансформатора тока 5 является запирающим для транзистора 1. После насыщения сердечника трансформатора тока 5 происходит переключение транзисторов 1 и 2: транзистор 1 открывается, а транзистор 2 закрывается. На этом заканчивается процесс формирования полного периода работы преобразователя. При этом на обмотках силового транзистора 7 формируется переменное напряжение прямоугольной формы, которое со вторичной обмотки 14 силового трансформатора 7 через выпрямитель 15 передается на выходные выводы 16 и 17 и поступает в нагрузку 18.

При включении преобразователя постоянного напряжения без нагрузки 18 запускающая цепь - от входного вывода 8 через диод 19 и резистор 20 в базы транзисторов 1 и 2 - получается разомкнутой и преобразователь не работает. При этом в режиме холостого хода устройство практически не потребляет энергию и его КПД максимален. Кроме того, повышается надежность преобразователя в режиме холостого хода.

Для обеспечения необходимого (малого) уровня пульсаций на выходных выводах 16 и 17 преобразователя на выходе выпрямителя 15 устанавливается конденсат 22. При включении такого устройства без нагрузки 18 также не происходит запуска преобразователя, так как диод 21 разрывает возможную цепь протекания запускающего тока от входного вывода 8 через диод 19, резистор 20, конденсатор 22 в базы транзисторов 1 и 2.

Предложенное устройство было проверено. Преобразователь постоянного напряжения имеет следующие характеристики: входное напряжение - 12 В, выходное напряжение 220 В постоянного тока; мощность нагрузки - 12,5 Вт; частота преобразования 40 кГц. Потребляемый предложенным устройством ток в режиме холостого хода практически равен нулю, а в известном устройстве потребляемый ток в режиме холостого хода равен 250 мА.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить КПД и надежность работы преобразователя постоянного напряжения в режиме холостого хода.

Использование: для питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: в преобразователе постоянного напряжения повышается КПД и надежность при работе в режиме холостого хода за счет введения цепи из последовательно соединенных диода 19 и резистора 20 и ее соединения с выходными и входными выводами. Преобразователь выполнен по двухтактной схеме на транзисторах 1,2 с силовым трансформатором 14 и транзистором тока 5. Потребляемый в режиме холостого хода ток не превышает токов утечки (т.е. обратного тока коллектора) находящихся в закрытом состоянии транзисторов 1,2 преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, выполненный по двухтактной схеме, коллекторы транзисторов противоположных плеч которого через коллекторные обмотки трансформатора тока подключены к крайним выводам первичной обмотки силового трансформатора, средняя точка которой соединена с первым входным выводом, а базы транзисторов подключены к второму входному выводу, соединенному с эмиттерами транзисторов через базовые обмотки трансформатора тока и цепочку, состоящую из параллельно соединенных диода и конденсатора, причем вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямитель подключена к цепи выходных выводов для подключения нагрузки, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные второй диод и резистор, включенные между первым входным выводом и одним из выходных выводов, а другой выходной вывод подключен к точке соединения базовых обмоток трансформатора тока с цепочкой из параллельно соединенных диода и конденсатора. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что в него введены второй конденсатор, подключенный параллельно выходу выпрямителя, и третий диод, включенный последовательно в цепь выходных выводов.