Однотактный преобразователь напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к преобразо вательной технике и может быть использовано, например, в источникх вторичного электропитания постоянным напряжением систем автоматики или радиоэлектронной техники. Известны однотактные преобразователи, содержащие силовой транзистор индуктивность, выпрямительный диод, шунтирующий транзистор и схему управ ления, в которых для повышения стабильности выходнЬго напряжения устра нен режим прерывистых токов ij . Недостатком таких схем является то, что при необходимости гальвани.ческой развязки первичного и вторичных выходных напряжений схема управления шунтирующим транзистором сущес венно усложняется - требуется приме нение специального развязывающего трансформатора, масса и габариты которого значительны. Кроме того, всле ствие принципиальной инерционности силового и шунтирующего транзисторов в схеме имеют место значительные коммутационные токовые перегрузки, обусловленные взаимодействием этих транзисторов. Это снижает надежность работы преобразователя и уменьшает потенциальные возможности повышения частоты преобразования. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является однотактный преобразователь напряжения, содержащий силовые транзистор и трансформатор, выходная обмотка которого через выпрямительный диод подключена к нагрузке, а также дополнительные ключи и две резистивнодиодные цепи, соединенные с соответствующими управляющими входами ключей, причем выходы ключей подключены к точке соединения конца выходной обмотки и выпрямительного диода, а вход первого дополнительного транзис тора соединен с нагрузкой и началом выходной обмотки 2 . Недостатками этого устройства явл ются невозможность устранения режима прерывистых токов во всех режи мах работы преобразователя что веде к снижению надежности, и низкая стабильность выходного напряжения. Цель изобретения - повышение надежности путем исключения режима прерывистых токов преобразователя и повышение стабильности выходных нап ряжений . Поставленная цель достигается тем, что в однотактном преобразователе напряжения, содержащем ключевой транзистор, вход которого присоединен к блоку управления, а силовая цепь - к первичной обмотке выходног трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямительный диод подключена к выходным выводам, зашунтированным конденсатором, дополнительные транзисторы, один из силовых электродов каждогр из которых присоединен к точке соединения выпрямительного диода и трансформаторной обмотки, а базы присоединены через соответствующие резистивнодиодные цепи к выходным выводам соответственно, при этом управляющий переход первого из дополнительных транзисторов зашунтирован силовой цепью второго дополнительного транзистора, другой силовой электрод первого дополнительного транзистора подсоединен к точке соединения выпрямительного диода и выходного вывода. На чертеже приведена схема однотактного преобразователя напряжения. Преобразователь содержит силовой транзистор 1, подсоединенный к выходному трансформатору 2, выходная обмотка которого через выпрямительный диод 3 соединена с нагрузкой 4. Параллельно диоду 3 включен первый дополнительный ключ 5, управляющий вход которого соединен с первой диодно-резистивной цепью б и входом второго дополнительного ключа 7, вторая диодно-резистивная цепь 8 подключена к управляющему входу ключа 7, другие концы обеих диодно-резистивных цепей соединены с разноименными выводами нагрузки 4, причем выходы ключей 5 и 7 подключены к точке соединения выпрямительного диода 3 и нагрузки 4. Устройство.работает следующим образом. Силовой транзистор 1, управляемый импульсами напряжения синхронизации синх переключает коллекторный ток, создаваемый источником Ejj в первичной обмотке силового трансформатора 2. Вследствие этого в выходной обмотке возникают импульсы напряжения, которые после выпрямления диодом 3 поддерживают неизменным напряжение На нагрузке 4. В режиме прерывистых токов преобразователя ток, накопленный в магнитном поле сердечника трансформатора 2, успевает за время закрытого состояния транзистора 1 полностью разрядиться через выходную обмотку в нагрузку 4. При этом изменяется регулировочная характеристика преобразователя и выходное напряжение при малых токах нагрузки растет. Однако благодаря наличию первого дополнительного ключа 5, который включается после полного разряда выходной обмотки трансформатора 2, это не происходит. Ключ 5 открывается, когда напряжение на нйгрузке 4 больше, чем на выходной обмотке; а напряжение на выходной обмотке имеет прямую полярность.

При выполнении первого условия ключ 5 открывается управляющим базовым током, протекающим через диодно-резистивную цепь 6. Этим увеличивсцощёеся в резкиме прерывистых токов напряжение на нагрузке 4 сбрасывается на выходную обмотку трансформатора 2.

исполнение второго условия необходимо для того, чтобы избежать открывания шунтирующего ключа 5 при открытом состоянии силового транзистора 1, когда (с учетом знака) напряжение, приложенное к запертому диоду 3, меньше; чем напряжение на нагрузке 4. В это время дополнительный ключ 7 открывается базовым управляющим током, протекающим через вторую диодно-резйстивную цепь 8, замыкает управляющий вход шунтирующего ключа 5, обуславливеш егозапирание.

Таким образом, открывание ключа 5 происходит лишь при появлении режима прерывистых токов и напряжении на нагрузке 4 большем, чем напряжение на выходной обмотке силового

; трансформатора 2. Этим создается замыкание выпрямительного диода 3 и разряд нагрузки на выходную обмотку . В режиме непрерывных токов ключ 5 всегда заперт благодаря соответствующей последовательности работы диодно-резистйвных цепей 6 и 8 и дополнительного ключа 7.

Таким образом, шунтирование в определенные моменты времени выпрямительного диода однотактного преобразователя позволяет исключить режим прерывистых токов, т.е. привести регулировочную характеристику к характеристике режима непрерывных токов; избежать повышения напряжения на нагрузке при малых токах нагрузки преобразователя, т.е. повысить стабильность выходного напряжения.

Использование изобретения дает возможность увеличить стабильность выходного напряжения однотактного преобразователя при изменении выходных мощностей практически от нуля до максимально допустимых величин.

ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, ссщержащий ключевой транзистор, вход которого присоединен к блоку управления, а силовая цепь - к первичной обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямительный диод подключена к выходным выводам, зашунтированным конденсатором, дополнительные транзисторы, один из силовых электродов каждого из которых присоединен к точке соединения выпрямительного диода и трансформаториой обмотки, а базы присоединены через соответствукидае резистнвно-диодные цепи к выходным выводсМ соответ.ственно, при этом управляющий переход первого из дополнительных транзисторов зашунтирован силовой цепью второго дополнительного транзисто1ра, .отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения режима прерывистых токов и повышения стабильности выходного напряжения, другой сило- S вой.электрод .первого дополнительного транзистора подсоединен к точке соединения выпрямительного диода и выходного вывода. .