Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02M3/335 H02M7/537 

Изобретение относится к электронной и импульсной технике и может быть использовано для питания низковольтных электронных схем от сети.

Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий задаюодий генератор, соединенный с управляющими цепями усилителя мощности, причем питание задающего генератора осуществляется от дополнительной обмотки выходного трансформатора усилителя мощности 1.

Однако данное устройство отличается больщой сложностью схемы.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь постоянного напряжения, содержащий инверторную ячейку на силовых транзисторах, подсоединенных одним из силовых электродов к выходным выводам, а другими через выходной трансформатор - к вь1ходным, причем выходной трансформатор имеет дополнительную обмотку, через выпрямитель подсоединенную к выводам питания задающего генератора, присоединенным также через ограничительный резистор и силовую цепь запускающего транзистора к входным выводам 2.

Однако данное устройство характеризуется пониженным КПД из-за того, что один из транзисторов в блоке запуска постоянно открыт, потребляя при этом дополнительную мощность, и малой надежностью из-за сквозных токов, возникающих в инверторной ячейке, и из-за того, что один из транзисторов блока запуска при возникновении перегрузки на выходе остается включенным, что может привести к выходу его из строя.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности за счет исключения сквозных токов.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения база запускающего транзистора через соответствующие резисторы введенного сумматора подсоединена к одному из входных выводов и к выходу введенного фильтра, вход которого через введенный выпрямитель соединен с другими силовыми электродами инверторной ячейки.

Кроме того, с целью повыщения надежности за счет исключения сквозных токов путем создания паузы на нуле, задающий генератор выполнен в виде симметричного мультивибратора, выходы каждого из плеч которого соединены соответственно с входами дифференцирующих цепей, выходы которых соединены соответственно с одним из входов элементов совпадения, другие входы которых подключены к выходам противоположного плеча мультивибратора, а выходы связаны через трансформатор и соответствующие резисторы с выходными выводами задающего генератора.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 - схема

задающего генератора, исключающая возможность протекания сквозных токов; на фиг. 3 - временные диаграммы работы элементов задающего генератора.

Преобразователь содержит силовой выпрямитель 1, через фильтр 2 подсоединенный к входным выводам инверторной ячейки на силовых транзисторах 3, и 4, через разделительный конденсатор 5 подключенных к выходному трансформатору 6, имеющему

первичную обмотку 7 и вторичные обмотки 8 подсоединенные к выходным выводам. Один из концов первичной обмотки 7 подсоединен через выпрямитель 9 к фильтру на элементах 10 и 11, выход которого через резистор 12 сумматора 13, содержащего резистор 14,

5 подсоединен к базе запускающего транзистора 15, организующего в момент пуска через резистор 16, подачу питающего наряжения на задающий генератор 17, выводы питания которого подсоединены к дополнительной обмотке 18 выходного трансформатора через выпрямитель 19 и фильтр 20.

Преобразователь работает следующим образом.

Сетевое напряжение Uc выпрямляется 5 при помощи двухполупериодного выпрямителя 1, к выходу которого, подключен сглаживающий фильтр 2. Выходное напряжение Уф фильтра подается на два последовательно включенных высоковольтных ключевых транзистора 3 и 4, поочередно отпираемых 0 и запираемых управляющими напряжениями Uy, и , вырабатываемыми задающим генератором 17. Вследствие этого, в один из полупериодов (когда открыт транзистор 3) напряжение Ua в точке а равно по величине Ыф, а в другой полупериод - нулю. 5 Таким образом, напряжение представляет собой последовательность симметричных однополярных прямоугольных импульсов с амплитудой Ucp. Переменная составляющая этого напряжения, имеющая амплитуду iJce(z через разделительный конденсатор 5 поступает на первичную обмотку 7 силового высокочастотного понижающего трансформатора 6, к вторичным обмоткам которого подключены нагрузки 8 и 9 источника.

Переменное напряжение, выделяющееся На первичной обмотке 7 трансформатора 6, выпрямляется однополупериодным выпря1 ителем на диоде 9, вь1ходное напряжение которого сглаживается фильтром 11.

Q Выходное напряжение U фильтра отрицательной полярности поступает на один из входов параллельного резистивного сумматора 13, состоящего из резисторов 12 и 14; на второй вход сумматора подается выходное напряжение Ucp фильтра 2; к выхо5 сумматора подключена база третьего высоковольтного ключевого транзистора 15. Сопротивления резисторов 12 и 14 сумматора рассчитаны таким образом, что в установившемся режиме работы выходное напряжение UCM сумматора отрицательно, транзистор 15 заперт и ток через него и токоограничивающий резистор 16 не протекает. Напряжение ,же питания задающего генератора 17 образуется в установившемся режиме из выходного переменного напряжения дополнительной обмотки 18 силового трансформатора б путем его выпрямления при помощи выпрямителя 19 и фильтрации выходного напряжения выпрямителя фильтром 20. Управляющие напряжения и и U образующиеся на выходе задающего генератора 17, управляют работой транзисторов 3 и 4, заставляя их поочередно открываться и запираться. При помощи транзистора 15 осуществляется автоматический запуск источника питания при включении питающего напряжения. В момент подключения источника к питающей сети, пока не работает задающий генератор 17, транзисторы 3 и 4 не переключаются, на дополнительной обмотке 18 силового трансформатора б напряжение отсутствует; в случае отсутствия в схеме транзистора 15 напряжение питания U на задающий генератор 17 не подается и генератор заработать не может. Поскольку напряжение Цр, также равно нулю, весь ток Ц , создаваемый напряжением Uep в резисторе 12 сумматора 13, поступает в базу транзистора 15 (I, I(j) и насыщает его. В результате через токоограничивающий резистор 16 и задающий генератор 17 начинает протекать коллекторный ток трансзитора 15, создавая на входном сопротивлении генератора напряжение Ц, . Генератор запускается, вырабатывает управляющие напряжения Uv, и Uyj , транзисторы 3 и 4 начинают переключаться и на всех обмотках силового трансформатора б появляется переменное напряжение. Напряжение первичной обмотки 7 выпрямляется однополупериодным выпрямителем на диоде 9, выходное напряжение которого сглаживается RC-фильтром. Выходное напряжение , последнего постепенно нарастает, что приводит к постепенному увеличению тока, протекающего через резистор 14 сумматора 13, и уменьшению базового тока транзистора 15. При некотором значении Ucp,, близком к установивщемуся, ток 1 становится равным нулю и транзистор 15 запирается. К этому времени, напряжение питания U генератора 17 получаемое на выходе фильтра 20, уже достигает установившегося значения, в результате чего нормальная работа генератора после запирания транзистора 15 продолжается. Дополнительная мощность, выделяемая в резисторе 16 при протекании коллектодного тока транзистора, потребляется схемой только пока транзистор 15 открыт, т. е. во время запуска, что повышает КПД источника. Надежная и экономичная работа схемы возможна только при условии исключения сквозных токов через ключевые транзисторы 3 и 4, возникающих в случае одновременного переключения транзисторов. Схема (фиг. 2) построена на основе логической интегральной микросхемы 2И- НЕ и состоит из симметричного мультивибратора 21 мягким возбуждением, двух дифференцирующих цепей 22 и 23, содержащих дифференцирующие конденсаторы 24 и 25 и резистивный делитель на резисторах 26 и 27, 28 и 29 схем 30 и 31 совпадения, управляющего трансформатора 32, имеющего первичную обмотку 33 и две вторичные 34 и 35, двух токоограничивающих резисторов 36 и 37. На фиг. 3 приведены следующие обозначения: Ua и Ud - напряжения на выходе мультивибратора 21; U и U - напряжения на выходах дифференцирующих цепей 22 и 23; Ucp - напряжение срабатывания элементов совпадения; Ьд - напряжение на выходе элементов совпадения; иде - напряжение на выходе задающего генератора. Как видно из диаграммы, в течение интервалов времени, определяемых параметрами дифференцирующих цепей 22 и 23 и напряжение.м Uip, напряжения на выходах схем 30 и 31 совпадения одинаковы и разность потенциалов Уде равна нулю. Обмотки 34 и 35 через токоограничивающие резисторы 36 и 37 подключены встречно к управляющим входам транзисторов 3 и 4, благодаря чему транзисторы открывают ся и запираются поочередно. В течение интервалов времени напряжения Uyj и Uy, равны нулю, что приводит к запиранию насыщенного перед этим транзистора, прежде чем произойдет отпирание другого транзистора. Этим исключается возможность протекания через транзисторы сквозных токов и, соответственно, повышается надежность устройства. Таким образом использование предлагаемого преобразователя повышает КПД . устройства и его надежность.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий инверторную ячейку на силовых транзисторах, подсоединенных одними из силовых электродов к входным выводам, а другими через выходной трансформатор - к выходным, причем выходной трансформатор имеет дополнительную обмотку, через выпрямитель подсоединенную к выводам питания задающего генератора, присоединенным также через ограничительный резистор и силовую цепь запускающего транзистора к входным выводам, отличающийся тем, что, с целью повыщения КПД и надежности, база запускающего транзистора через соответствующие резисторы введенного сумматора подсоединена к одному из входных выводов и к выходу введенного фильтра, вход которого через введенный выпрямитель соединен с другими силовыми электродами инверторной ячейки. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности за счет исключения сквозных токов путем создания паузы на нуле, задающий генератор выполнен в виде си.мметричного мультивибратора, выходы каждого из плеч котороI го соединены соответственно с входами дифференцирующих цепей, выходы которых (Л соединены соответственно с одними из входов элементов совпадения, другие входы которых подключены к выходам противоположного плеча мультивибратора, а выходы связаны через трансформатор и соответствующие резисторы с выходными выводами задающего генератора. ьо со СП О