СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК H02M3/335 

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в модулях электропитания.

Известно устройство питания с защитой, описанное в авт. свид. СССР №1104623, МПК Н 02 М 3/335, 1984 г., содержащее переключающий транзистор, трансформатор, диодный выпрямитель и фильтр, причем начало первичной обмотки трансформатора связано с плюсовым входным выводом, конец первичной обмотки трансформатора соединен со стоком переключающего транзистора, исток которого связан с минусовым входным выводом, а вторичная обмотка трансформатора через диодный выпрямитель и фильтр связана с плюсовым и минусовым выходными выводами для подключения нагрузки.

Недостатком известного устройства является относительно невысокие кпд и стабильность выходного напряжения при колебаниях входного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является преобразователь постоянного напряжения, описанный в патенте РФ, выданном по заявке №94036047/07, МПК Н 02 М 3/335, 28.09.1994 г. по решению ВНИИГПЭ от 16.01.1996 г., содержащий переключающий транзистор, трансформатор, схему управления, диодный выпрямитель и фильтр из конденсатора и дросселя, причем начало первичной обмотки трансформатора связано с плюсовым входным выводом, конец первичной обмотки трансформатора соединен со стоком переключающего транзистора, исток которого связан с минусовым входным выводом, вторичная обмотка трансформатора через диодный выпрямитель и фильтр связана с плюсовым и минусовым выходными выводами, выход схемы управления (в протртипе - регулирующий транзистор) соединен с затвором переключающего транзистора.

Недостатком известного преобразователя является также относительно невысокие кпд и стабильность выходного напряжения при колебаниях входного напряжения.

Целью технического решения является повышение кпд и стабильности преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий переключающий транзистор, трансформатор, схему управления, диодный выпрямитель и фильтр из конденсатора и дросселя, причем начало первичной обмотки трансформатора связано с плюсовым входным выводом, конец первичной обмотки трансформатора соединен со стоком переключающего транзистора, исток которого связан с минусовым входным выводом, начало вторичной обмотки трансформатора через прямо включенный диодный выпрямитель связано с первым выводом конденсатора фильтра и плюсовым выходным выводом, а конец вторичной обмотки трансформатора связан с началом дросселя фильтра, вторым выводом конденсатора фильтра и минусовым выходным выводом, дополнительно содержит второй дроссель и второй диодный выпрямитель, при этом второй дроссель включен последовательно в цепь первичной обмотки трансформатора и переключающего транзистора (со стороны плюсового или минусового входного вывода), а конструктивно намотан на одном сердечнике с дросселем фильтра, конец которого соединен с анодом второго диодного выпрямителя, катод которого соединен с первым выводом конденсатора фильтра.

На фиг.1 представлена блок-схема реализации преобразователя, на фиг.2 даны эпюры, поясняющие работу прототипа, а на фиг.3 - эпюры предлагаемого устройства.

Преобразователь содержит переключающий транзистор 1, трансформатор 2 с первичной 2.1 и вторичной 2.2 обмотками, схему 3 управления, диодный выпрямитель 4 и фильтр 5 из конденсатора 5.1 и дросселя 5.2, второй дроссель 6, второй диодный выпрямитель 7, плюсовой 8 и минусовой 9 выходные выводы и плюсовой 10 и минусовой 11 выходные выводы.

На чертежах введены обозначения

Eп - напряжение входного питания,

Еп, ном - номинальное,

Еп, мин - минимальное,

Еп, макс - максимальное.

Начало первичной обмотки 2.1 трансформатора 2 соединено с концом дросселя 6, начало которого соединено с плюсовым входным выводом 8, конец первичной обмотки 2.1 трансформатора 2 соединен со стоком переключающего транзистора, исток которого связан с минусовым входным выводом 9, начало вторичной обмотки 2.2 трансформатора 2 через прямо включенный диодный выпрямитель 4 связано с первым выводом конденсатора 5.1 фильтра 5 и плюсовым выходным выводом 10, а конец вторичной обмотки 2.2 трансформатора 2 связан с началом дросселя 5.2 фильтра 5, вторым выводом конденсатора 5.1 фильтра 5 и минусовым выходным выводом 11.

Технический результат устройства состоит в повышении кпд примерно на 10% относительно кпд прототипа.

Используемые в преобразователе элементы являются стандартными, взаимозаменяемыми и широко используются в практике. В качестве схемы 3 управления целесообразно применить микросхему фирмы Моторолла типа UC3843.

Устройство работает следующим образом.

Схема 3 управления формирует на затворе транзистора 1 поочередно сменяющие друг друга с заданной частотой открывающие и закрывающие этот транзистор потенциалы. Транзистор 1 и трансформатор 2 осуществляют высокочастотное преобразование входного постоянного напряжения Еп, приложенного к выводам 8 и 9 в импульсное напряжение, трансформируемое на вторичную обмотку 2.2. Затем с помощью диодного выпрямителя 4 и фильтра 5 выпрямленное и сглаженное постоянное напряжение заданной величины поступает на выходные выводы 10 и 11.

Колебания входного постоянного напряжения естественно ухудшают качество преобразования. Однако за счет включения второго дросселя 6 в цепи первичной обмотки 2.1 трансформатора 2 последний работает при сниженном и стабильном независимо от колебаний на входе напряжении. При этом повышается быстродействие трансформатора, снижаются энергетические потери и, как следствие, повышается кпд. Это поясняется на эпюрах фиг.2 и 3.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к стабилизированному преобразователю постоянного напряжения, содержащему переключающий транзистор, трансформатор, схему управления, диодный выпрямитель и фильтр из конденсатора и дросселя, причем начало первичной обмотки трансформатора связано с плюсовым входным выводом, конец первичной обмотки трансформатора соединен со стоком переключающего транзистора, исток которого связан с минусовым входным выводом, начало вторичной обмотки трансформатора через прямо включенный диодный выпрямитель связано с первым выводом конденсатора фильтра и плюсовым выходным выводом, а конец вторичной обмотки трансформатора связан с началом дросселя фильтра, вторым выводом конденсатора фильтра и минусовым выходным выводом, дополнительно содержит второй дроссель и второй диодный выпрямитель, при этом второй дроссель включен последовательно в цепь первичной обмотки трансформатора и переключающего транзистора со стороны плюсового или минусового входного вывода, конструктивно намотан на одном сердечнике с дросселем фильтра, конец которого соединен с анодом второго диодного выпрямителя, катод которого соединен с первым выводом конденсатора фильтра. Технический результат изобретения состоит в повышении кпд и стабильности преобразователя. 3 ил.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий переключающий транзистор, трансформатор, схему управления, диодный выпрямитель и фильтр из конденсатора и дросселя, причем начало первичной обмотки трансформатора связано с плюсовым входным выводом, конец первичной обмотки трансформатора соединен со стоком переключающего транзистора, исток которого связан с минусовым входным выводом, начало вторичной обмотки трансформатора через прямовключенный диодный выпрямитель связано с первым выводом конденсатора фильтра и плюсовым выходным выводом, а конец вторичной обмотки трансформатора связан с началом дросселя фильтра, вторым выводом конденсатора фильтра и минусовым выходным выводом, отличающийся тем, что он дополнительно содержит второй дроссель и второй диодный выпрямитель, при этом второй дроссель включен последовательно в цепь первичной обмотки трансформатора и переключающего транзистора, а конструктивно намотан на одном сердечнике с дросселем фильтра, конец которого соединен с анодом второго диодного выпрямителя, катод которого соединен с первым выводом конденсатора фильтра.