Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/64 

Изобретение относится к электротехнике и может быть, использовано в стаблизиг5 ованнь1х преобразователях постоянного напряжения.

Известны стабилизированные преобразователи постоянного напряжения, содержащие двухтактный усилитель мощности, выполненный по полумостовой схеме 1 и С2.

Регулирование выходного напряжения в указанных схемах осуществляетс изменением длительности включающих импульсов, подаваемых на вход транзисторов усилителя мощности, т.е. регулирующие элементы включены в базовые цепи транзисторов усилителя мощности.

Во всех слу.чаях усилитель мощности работает на .индуктивную (индуктивно-активную) нагрузку, поэтому, во избежание насыщения сердечника с-илового трансформатора при регулировании и стабилизации задан ного выходного напряжения, на силовой трансформатор необходимо подавать симметричные импульсы с паузой на нуле.

В указанных схемах при закрывании силовых транзисторов (в паузе); на силовом трансформаторе и, соответственно/ на нагрузке появляются выбросы противоположной рабочему импульсу полярности, влиякядие на величину выходного напряжения, в результате чего нет линейной зависимости между длительностью управляющего импульса и величиной выходного напряжения.

Кроме того, из-за нелинейности характеристики и искажения рабочих импульсов эти стабилизированные преобразователи для сохранения оптимальных режимов элементов схемы работают, как правило, в узком диапазоне регулирования выходного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, в котором для улучшения линейности регулирования выходного напряжения и получения паузы на нуле параллельно первичной обмотке трансформатора в полумостовом усилителе мощности включают допрлнительный ключ 3 .

Указанное устройство содержит усилитель мощности, выполненный по полумостовой схеме на транзисторах и обратных диодах, диагональ постоянного тока которого подключена к разноименным полюсам входного источника питания со средней точкой, трансформатор, у которого один конец первичной обмотки подключен к точке соединения эмиттера одного и коллектора другого транзисторов усилите- ля мощности; а другой конец т- к точке соединения обратных диодов,

выпрямитель, входом подключенный к вторичной обмотке трансформатора, а выходом к выходным клеммам, узел сравнения, первый вход которого подключен к выходным клеммам, а выход к входу блока управления, источник опорного .напряжения выходом подключенный к второму входу узла сравнения, ключевой элемент.

Схема сложна в .управлении Г так как для ее нормальной работы при регулировании длительности импульсов необходимо управлять работой одновременно трех-четырёх транзисторов. Кроме Того, ухудшается линейность регулирования при малых длительностях рабочих импульсов и низких уров нях выходного напряжения, так как длительность импульсов зависит не только от времени переключения транзисторов усилителя мощности, но и от времени переключения элемента, шунтирующего обмотку трансформатора. .Из-за различия времен переключения транзисторов усилителя мощности возможна также несимметричность выходных импульсов в положительный и отрицательный полупериоды, особенно при малых длительностях импульсов, что также ухудшает линейность характеристики устройства.

При наличии дополнительного ключа, шунтирующего первичную обмотку трансформатора, сквозные токи при переключении элементов схемы прохо.- дят не только через ключи усилителя мсадности и дополнительный ключ от каждого из двух источников питания |полумрстового усилителя мощности, что может привести к потере устойчивости и полному нарушению работы устройства и ведет к ухудшению надежное ти.

Целью изобретения является улучшение линейности регулирования выходного напряжения и упр мцение стабилизированного преобразователи постоянного напряжения..

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, содержащем усилитель .мощности, выполненный по полумостовой схеме на транзисторах и обратных диодах, диагонал постоянного тока которого подсоединена к выводам для подключения разноименных полюсов входного источника питания со средней точкой, трансформатор, у которого один конец первичной обмотки подключен к соединения эмиттера одного и коллектора другого транзисторов усилителя мощности, а другой конец - к точке соединения обратных диодов, выпрямитель, входом подключенный к вторичной обмотке.трансформатора, а выходом - к выходным клеммам, узел сравнения, первый вход которого подключе

к выходным клеммам, а выход - к входу блока управления, источник опорного напряжения, выходом подключенный к второму входу узла сравнения, и ключевой элементу последний включен между точкой соединения первичной обмотки трансформатора с обратными диодами и средней точкой входного источника питания, а выход блока управления соединен с управляющим входом ключевого элемента.

На фиг. 1 представлена схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 - диаграммы напряжений.

Схема (фиг. 1) содержит источник 1с конденсатороми 2 и 3, транзисторы 4 и 5, включенные по полумостовой схеме, трансформатор 6, у которого один конец первичной обмотки подключен к точке соединения эмиттера транзистора 4 и коллектора транзистора 5, а другой, конец через обратные диоды 7 и 8 - к полюсам источника питания 1,-выпрямитель 9, подключенный к вторичной обмотке трансформатора 6, источник опорного напряжения 10, узел сравнения 11 блок управления 12 и ключеовй элемент 13, включенный между точкой соединения первичной обмотки трансформатора 6 с обратными диодами 7 и 8 и точкой соединения конденсаторов 2 и 3. Точка соедииения конденсаторов 2 и 3 является средней точкой источника питания 1.

Схема работает следующим образом

Транзисторы 4 и 5 управляются в противофазе полными прямоугольными симметричными напряжениями Lt и и (фиг. 2), а ключевой элемент 13 .С началом каждого полупериода в моменты времени toI tj, 1д, ... открывается под действием управляющего напряжения U , подаваемого от схемы управления 12. В момент времени t(,, когда одновременно открываются транзистор 4 и ключевойэлемен т 13 от-конденсатора 2 по цепи: -транзистор 4 - первичная обмотка трансформатора б - ключевой элемент 13 протекает ток. Напряжение U положительной полярности с вторичной обмотки трансформатора 6 подается на выпрямитель 9, выпрямленное напряжение с выпрямителя 9 подается на схему сравнения 11, где оно сравнивается с опорным напряжением, поступгиощим от источника опорного напряжения 10, и результат измерения напряжения от схемы сравнения 1 подается на схему управления 12i

По результату измерения напряжения схема управления 12 в момент времени t прекращает подачу управляющего напряжения U на ключевой элемент 13, и ключевой элемент 13 закрывается. При закрывании ключе

вого элемента 13 первичная обмотка трансформатора 6 оказывается отключенной от конденсаторов 2 и 3. После закрывания ключевого элемента 13 ток первичной обмотки трансформатора 6 протекает через обратный диод 7 и транзистор 4. В промежуток времени от t до t первичная обмотка трансформатора 6 оказывается закороченно й обратным диодом 7 и

10 открытым транзистором 4. При этом на первичной и, соответственно, на вторичной обмотке получается напряжение, близкое к нулевому значению. Такое состояние схенал сохраняется

5 до момента времени t, когда изменяется полярность управляющих напряжений 1) и и, и на ключевой . элемент 13 поступает управляющее напряжение И-з, .

Q В момент времени t напряжения и и -и меняют полярность, а на ключевой элемент 13 подается управляющее напряжение U, в результате чего транзистор 4 закрывается, транзистор 5 и ключевой элемент 13 открываются. С момента времени t,j, от конденсатора 3 по цепи: ключевой элемент 13 - первичная обмотка трансформатора 6 - транзистор 5 проте кает ток. Напряжение на первичной

и вторичной обмотках трансформатора б имеет отрицательную полярность. Вь1ходн6е напряжение с вторичной обмотки трансформатора 6 снова поступает на выпрямитель 9 и т.д. В

5 момент времени tj схема управления 12 закрывает ключевой элемент 13. С этого момента времени t первичная обмотка трансформатора б оказывается отключенной от конденсаторов 2

0 и 3 и закороченной открытым транзистором 5 и обратным диодом 8. В этом режиме, когда ток первичной обмотки протекает через транзистор 5 и обратный диод 8, с вторичной обмотки трансформатора 6 снова снимается напряжение (J близкое к нулевому значению. Такое состояние схемы сохраняется до момента времени 1д, когда происходит очередное

п изменение полярностей управляющих напряжений U- и Uj а управляющее напряжение Щ подается на ключевой. элемент 13. С момента времени t повторяется режим, в котором схема работала с момента времени t и т.д.

Данное устройство с регулировкой длительности импульсов только одного управляющего напряжения и позволяет получить на выходной обмотке трансформатора 6 неискаженные 0 симметричные импульсы Ц с регулируемой по длительности паузой на нуле, что не обеспечивается в схемах полумостовых преобразователей напряжения, в которых управление величиной 5 выходного напряжения производится

регулировкой длительности импульсов напряжений О- и Ui.

Управлякяцее напряжение УЗ регулируется по длительности от нуля до полупериода, что позволяет в данной

схеме получать выходное напряжение, рег.улйруемое по величине от нуля до максимального значения, причем величина выходного напряжения прямо пропорциональна .длительности импульсов управляющего напряжения Uj.

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий усилитель MOuiHocTH, выполненный по полумостовай схеме на транзисторах и обратных диодах, диагональ постоянного тока которого подсоединена к выводам для подключения разноименных полюсов входного источника питания со средней точкой, трансформатор, у которого один конец первичной обмотки подключен к точке соединения эмиттера одного и коллектора другого транзисторов усилителя мощности, а другой конец - к точке соединения обратных диодов, выпрямитель, входом подключенный к вторичной обмотке трансформатора, а выходом - к выходным клеммам, узел сравнения, первый вход которого подклвдчен к выходным клеммам, а выход к входу блока управления, источник опорного напряжения, выходом подключенный к второму входу узла сравнения, и ключевой элемент, отличающийся тем, что, с целью улучшения линейности регулирования выходного напряжения и упрощения, ключевой элемент включен между точко соединения первичной обмотки транс(Л форматора с обратными диодами и средней точкой входного источника питас ния, а выход блока управления соединен с управляющим входом ключевого элемента.

Й.А 2 .