Однотактный стабилизированный конвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к преобразовательной электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Известен однотактный стабилизированный конвертор, содержащий силовой транзистор, трансформатор, узел запуска, выходной выпрямитель, цепь обратной связи, задающий генератор 1. Недостатками этого конвертора являются малое быстродействие, а также сложность управляющей части, в связи с необходимостью использования задающего генератора и согласующих цепей. ; Наиболее близким к изобретению является однотактный стабилизированный конвертор, содержащий силовой транзистор, трансформатор, первичная обмотка которого включена в выходную цепь, а обмотка положительной обратной связи подключена к управляющему входу транзистора, узел запуска, дополнительный транзистор, щунтирующий управляющий вход силового транзистора, выходной выпрямитель, усилитель обратной связи, входы которого связаны с выходным выпрямителем и опорным элементом, дополнительный выпрямитель, вход которого подключен к обмотке положительной обратной связи, конденсатор. Даниыи конвертор имеет достаточно хорощие динамические характеристики 2. Однако наличие в выходной цепи силового транзистора и резистора обратной связи существенно снижает КПД. Цель изобретение - повыщение КПД. Эта цель достигается тем, что в однотактный стабилизированный конвертор, содержащий силовой транзистор, трансформатор, первичная обмотка которого включена в выходную цепь, а обмотка положительной обратной связи подключена к управляющему входу транзистора, узел запуска, дополнительный транзистор, шунтирующий управляющий вход силового транзистора, выходной выпрямитель, усилитель обратной связи,входы которого связаны с выходным вы прямителем и опорным элементом, дополнительный выпрямитель, вход которого подключен к обмотке положительной обратной связи, конденсатор, введен компаратор и зарядный резистор, через который конденсатор подключен к выходу дополнительного вьшрямителя, причем общая точка соединения зарядного резистора и конденсатора подключена к первому входу компаратора, к второму входу которого подключен выход усилителя обратной связи, а выход компаратора подключен к управляющему входу дополнительного транзистора.. С целью повыщения надежности путем ограничения тока перегрузки последовательно с выходом усилителя обратной связи может быть включен дополнительный источник опорного напряжения. С целью уменьщения габаритов конденсатора,в него можег быть введен коммутирующий транзистор, управляющий вход которого через выпрямительный диод подключен к дополнительной обмотке трансформатора, а выходная цепь подключена параллельно конденсатору. На фиг. 1 приведена схема одного из вариантов однотактного стабилизированного конвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу конвертора. Конвертор содержит силовой транзистор 1, трансформатор 2, узел запуска на транзисторе 3, конденсаторе 4, диоде 5 и резисторах 6-8. К управляющему входу транзистора 1 подключена обмотка положительной обратной связи трансформатора 2 через базовый резистор 9. Дополнительный транзистор 10 с накопительным конденсатором 11 связанным через выпрямительный диод 12 с дополнительной обмоткой трансформатора 2, щунтирует управляющий вход транзистора 1. Через дополнительный выпрямитель 13 к обмотке положительной обратной связи трансформатора 2 подключены последовательно соединенные зарядный резистор 14, конденсатор 15 и резистор 16. Согласующий каскад из резисторов 17-19 конденсатора 20 и транзистора эмиттерного повторителя 21 через оптрон 22 связывает выход усилителя 23 обратной связи и подключенный к нему опорный элемент 24 с вторым входо.м компаратора, выполненного на транзисторах 25 и 26 по схеме аналога однопереходного транзистора. Первый вход компаратора через резистор 27 подключен к общей точке зарядного резистора 14 и конденсатора , 15. Выход компаратора через резистор 28 подключен к управляющему входу дополнительного транзистора 10. Для полного разряда конденсатора 15 его шунтирует коммутирующий транзистор 29, управляющий вход которого через резистор 30 и выпрямительный диод 12 подключен к дополнительной обмотке трансформатора 2. Последовательно с выходом усилителя 23 обратной связи через фотоприемник оптрона 22 включен дополнительный источник опорного напряжения - стабилитрон 31. На фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие работу конвертора поясняют временные диаграммы 32-35, соответственно напряжений на обмотках трансформатора 2; тока в первичной обмотке трансформатора 2; напряжений на входах компаратора 25,26; напряжений на выходе компаратора 25, 26. Конвертор работает следующим образом. В момент подачи входного напряжения заряжается конденсатор 4 и отпирается транзистор 3 узла запуска, что приводит к от-пиранию силового транзистора 1, появлению .ока в первичной обмотке трансформатора 2, и, следовательно, напряжения на остальных обмотках. Это вызывает протекание тока через базовый резистор 9 и насыщение транзистора 1 от обмотки положительной обратной связи. Одновременно происходит заряд конденсатора 4 отрицательным напряжением через резисторы 8 и 9 и диод 5 и накопительного конденсатора 11 через диод 12, что приводит к запиранию транзистора 3 запуска и появлению на конденсаторе 11 отрицательного потенциала по отношению к транзистору 1. Напряжение трех последовательных секций обмотки положительной обратной связи трансформатора 2 через диоды 12 и 13 и резисторы 14 и 16 линейно заряжает конденсатор 15, что создает на первом входе аналога однопереходного транзистора 25 26 пилообразное напряжение, наложенное ZO11И /1ииии(Д.ЭПиСПаи ЛЛХЛ и Г|, на постоянную составляющую на резисто,г- т. 1 „„„„ „,,гт гло лоииг,гп ре 16. На втором входе однопеременного транзистора 25, 26 устанавливается пороговое напряжение, зависимое от сигнала обратной связи (сопротивления фототранзистора оптрона 22). В момент достижения на конденсаторе 15напряжения, величина которого в сумме с падением напряжения на резисторе 16 равна порогу срабаты.вания одноперходного транзистора 25, 26 происходит включение дополнительного транзистора 10 от конденсатора 15 через выходную цепь однопереходного транзистора 25,26 и резистор 28. При этом к базе силового транзистора прикладывается отрицательное напряжение конденсатора 11 и он запирается. На обмотках трансформатора 2 появляются напряжения противоположной поляр .U. f - . нести. От дополнительной секции обмотки положительной обратной связи через диод 12 отпирается транзистор 29 и практически полностью разряжается конденсатор 15, подготавливая схему формирования пилооб J . J I Cli:JllIlLJ(/l 4,j-iV,14jr XJ vx ... - разного напряжения к следующему периоду работы. При резком увеличении входного напряжения скорость нарастания напряжения на конденсаторе 15 пилообразного напряжения возрастает, что уменьшает длительность открытого состояния транзистора 1, поддерживая напряжение на выходе постоянным. Соответствуюшим подбором сопротивления резистора 16 и емкости конденсатора 15 обеспечивается почти полная инвариантность выходного напряжения от входного В данном конверторе большему значению выходного напряжения соответствует меньшее значение опорного напряжения на компараторе (однопереходном транзисторе 1X. 25, 26). Поэтому при больших кратностях npnprnv oK. когда значительно возрастают перегрузок, когда значительно возрастают падения напряжений в силовом контуре, напряжение на втором входе компа-ратора 25, 26 резко падает, и время открытого состояния транзистора 1 несоизмеримо больше времени его закрытого состояния. В результате этого силовые элементы кон1 .,,™, гт%лг.п плчлои вертора находятся в недопустимых режимах. Для исключения этого последовательно с выходом цепи обратной связи (последовательно с фототранзистором) необходимо включать дополнительный источник опорного напряжения стабилитрон 31. Это обеспечивает необходимое минимальное время выключенного Состояния силового транзистора 1, а следовательно, и ограничения тока перегрузки. Таким образом, введение в схему конверТГ м -л i riOOl Xi тора компаратора позволило исключить из выходной цепи силового транзистора резистор обратной связи и получать, за счет этого, более высокий КПД по сравнению с известным устройством.

1. ОДНОТАКТНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТОР, содержащий силовой транзистор, трансформатор, первичная обмотка которого включена в выходную цепь, а обмотка положительной обратной связи подключена к управляющему входу транзистора, узел запуска, дополнительный транзистор, шунтирующий вход силового транзистора, выходной выпрямитель, усилитель обратной связи, входы которого связаны с выходным выпрямителем и опорным элементом, дополнительный выпрямитель, вход которого подключен к обмотке положительной обратной связи, конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введен компаратор и зарядный резистор, через который конденсатор подключен к выходу дополнительного выпрямителя, причем общая точка соединения зарядного резистора и конденсатора подключена к первому входу компаратора, к второму входу которого подключен выход усилителя обратной связи, а выход компаратора подключен к управляющему входу дополнительного транзистора. 2.Конвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности путем ограничения тока перегрузки, последовательно с выходом усилителя обратной связи включен дополнительный источник опорного напряжения. 3.Конвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов конден(Л сатора, в него введен коммутирующий транзистор, управляющих вход которого через выпрямительный диод подключен к дополнительной обмотке трансформатора, а выходная цепь подключена параллельно конденсатору. СП о со со