ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при зарядке накопительных конденсаторов от источников с ограниченной мощностью, например в светосигнальных приборах подвижных объектов.

Известен преобразователь напряжения, обеспечивающий способ управления силовым ключом "обратного" импульсного самовозбуждающегося генератора преобразователя напряжения, и его схема с модуляцией частоты преобразования и с переменной относительной длительностью закрытого состояния ключа, в котором в качестве трансформатора используется двухобмоточный дроссель с обратным включением диода во вторичной обмотке, интервалы накопления энергии в дросселе и передача накопленной энергии в нагрузку разнесены во времени [1]
Это позволяет исключить балласт в цепи заряда, при этом обеспечивается его работа на короткозамкнутую нагрузку и полная передача энергии дросселя-трансформатора в накопительный конденсатор за такт. Момент включения силового ключа в известном способе осуществляется по цепи ПОС при условии I₂ ≃ I_н ω₁/ω₂, преобразователь переходит от режима передачи энергии к режиму накопления, время передачи энергии t_пуменьшается по мере заряда накопительного конденсатора. Однако для начального запуска преобразователя необходим ток смещения, что дает ненужные затраты мощности в базовой цепи закрытого транзистора и снижается КПД преобразователя напряжения.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь напряжения, осуществляющий модуляцию частоты коммутации силового ключа преобразователя генератором коротких импульсов и обеспечивающий неизменное количество накопленной за такт энергии в индуктивности дросселя-трансформатора преобразователя, устранение ненужного потребления мощности в базовых цепях силовых ключей, находящихся в закрытом состоянии [2]
При использовании указанного преобразователя, периодически заряжающего накопительный конденсатор, неконтролируе- мость времени передачи энергии индуктивности дросселя-трансформатора в конденсатор выражается в отсутствии синхронизации момента окончания процесса передачи порции энергии индуктивности с моментом запуска регенеративного процесса включения силового ключа блокинг-генератора преобразователя, приводит к снижению коэффициента заполнения импульсов зарядного тока, что ведет к недоиспользованию удельной мощности дросселя-трансформатора, т.е. к ухудшению массогабаритных показателей и снижению удельной мощности преобразователя.

Указанные недостатки устраняются тем, что в известный преобразователь напряжения, содержащий блокинг-генератор на одном транзисторе, в коллекторную цепь которого включен дроссель-трансформатор, вторичная обмотка которого через обратно включенный диод подсоединена к выводам накопительного конденсатора, синхронизируемый генератор запускающих импульсов, в базовую цепь управления транзистора введен датчик обратного базового тока, вход генератора запускающих импульсов соединен с выходом датчика обратного базового тока, а его выход через разделительный конденсатор соединен с базой транзистора.

На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема преобразователя напряжения; на фиг.2 временные диаграммы 12-15 импульсов тока (графики изменения коэффициента заполнения зарядных импульсов тока).

Преобразователь напряжения содержит блокинг-генератор 1 на транзисторе 2, дроссель-трансформатор 3 с обмотками 4 и 5, выпрямительный диод 6, датчик 7 обратного базового тока, генератор 8 запускающих импульсов на интегральном таймере 9, разделительный конденсатор 10, накопительный конденсатор 11.

Преобразователь напряжения работает следующим образом.

При подаче напряжения на зажимы питания на выходе синхронизируемого генератора 8 запускающих импульсов, выполненном на интегральном таймере 9, устанавливается высокое напряжение, заряжающее разделительный конденсатор 10, при этом протекающий через разделительный конденсатор 10 и базу транзистора 2 зарядный импульс тока возбуждает регенеративный процесс включения транзистора в блокинг-генераторе 1, транзистор входит в насыщение и к первичной обмотке 4 дроссель-трансформатора 3 прикладывается напряжение питания, что является началом этапа t_ннакопления порции электрической энергии в дросселе-трансформаторе. Наростание тока в первичной обмотке 4 до определенной величины I_пвызывает насыщение сердечника дросселя-трансформатора, в результате этого в блокинг-генераторе лавинообразно развивается обратный регенеративный процесс выключения транзистора, прерывающий этап t_ннакопления, начинается этап t_п удержания его в открытом состоянии и передачи накопленной порции энергии с помощью вторичной обмотки 5 через диод 6 в накопительный конденсатор 11, при этом на выходе датчика 7 обратного базового тока устанавливается высокое напряжение, поступающее на вход синхронизации генератора 8 запускающих импульсов, в результате чего он останавливается и на его выходе устанавливается "низкое" напряжение, а разделительный конденсатор 10 разряжается. К моменту окончания этапа t_n передачи порции энергии дросселем-трансформатором 3 падает до нуля ток I_п во вторичной обмотке 5 (зарядный ток в накопительном конденсаторе) и за счет положительной обратной связи в блокинг-генераторе 1 напряжение на датчике 7 скачком спадает до низкого уровня. Спад напряжения запускает интегральный таймер 9, и на выходе генератора 8 запускающих импульсов вновь устанавливается высокое напряжение, по фронту которого в блокинг-генераторе 1 вновь возбуждается регенеративный процесс включения транзистора 2 и повторяется этап t_ннакопления энергии в дросселе-трансформаторе 3, что обеспечивает зарядку накопительного конденсатора с большим коэффициентом заполнения импульсов зарядного тока, т.е. за меньшее время по сравнению с преобразователем напряжения, не обеспечивающим модуляцию длительности этапов выключенного состояния силового транзистора с приведенными диаграммами 14, 15.

Предлагаемый преобразователь напряжения способствует повышению коэффициента заполнения зарядных импульсов тока, что повышает удельную мощность преобразователя. Применение предлагаемого изобретения приведет к снижению массы, уменьшению габаритов зарядного устройства с одновременным повышением его КПД, что особенно важно при установке его в светосигнальных приборах подвижных объектов, в частности на летательных аппаратах.

Использование: изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при зарядке накопительных конденсаторов от источников с ограниченной мощностью при применении, например, в светотехнических приборах подвижных объектов. Сущность изобретения: преобразователь напряжения содержит блокинг-генератор, транзистор, три дросселя-трансформатора, диод, накопительный конденсатор, синхронизируемый генератор запускающих импульсов, выполненный на таймере, разделительный конденсатор, датчик обратного базового тока. 2 ил.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий блокинг-генератор на одном транзисторе, в коллекторную цепь которого включен дроссель трансформатор, вторичная обмотка которого через обратно включенный диод подсоединена к выводам накопительного конденсатора, синхронизируемый генератор запускающих импульсов, отличающийся тем, что в базовую цепь управления транзистора введен датчик обратного базового тока, вход генератора запускающих импульсов соединен с выходом датчика обратного базового тока, а его выход через разделительный конденсатор соединен с базой транзистора.