Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M3/335 

i

Изобретение относится к электроуехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания устройств радиотехники, автоматики и вычиc ЭIИтeльнoй техники.

Известны стабилизированные преобразователи постоянного напряжения, содержащие однотактную транзисторную преобразовательную ячейку с прямым включением выпрямительного диода и индуктивно-емкостным фильтром, выход которого подсоединен к выходным выводам устройства и к входу широтно-импульсного модулятора, второй вход которого через генератор пилообразного напряжения подсоединен к выходу задающего генератора, а выход - к входу двухтактного трансформаторного усилителя управления, выходная обмотка которого подключена к управляющему входу однотактного транзисторного преобразователя lj и 2.

Недоста ток известных устройств заключается в их низкой надежности при работе в режиме малых нагрузок и холостого хода.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стабилизированный преобразова ель постоянного напряжения, содержащий однотактную транзисторную преобразовательную ячейку с прямьм включением выпрямительного диода и индуктивно-емкостным фильтром, выход которого подсоединен к выходным вы-, водам преобразователя и к первому входу широтно-импульсного модулятора, второй вход которого через генератор пилообразного напряжения подсоединен к выходу задающего генератора, логический инвертор, выход которого подключен к первому входу первого элемента совпадения, второй вход которого подсоединен к входу индуктивно-емкостного фильтра, а выход - к базе первого транзис7ора двухтактного трансформаторного усилителя управления, вторичная обмотка трансформатора которого подключена к управляющему переходу транзистора однотактной преобразовательной ячейки, причем в эмиттерные цепи транзисторов усилителя управления включены токозадающие резисторы, а }зход питания усилителя управления подсоединен к выходным выводам преобразователя з.

562

Недостатком известного устройства-г является его низкая надежность вслед ствие того, что при работе его на холостом ходу или в режиме малых токов нагрузки, когда ширина импульса у отпирания транзистора однотактного преобразователя минимальная и значительно меньше времени ра.ссасывания неосновных носителей в цепи базы указанного транзистора (особенно тогда, когда время рассасывания сравнимо с периодом частоты преобразования) , время открытого состояния первого транзистора усилителя управления

больше, чем время открытого состояния второго транзистора усилителя управления. В результате этого трансформатор двухтактного усилителя управления намагничивается в такой пог

лярности, что при его размагничивании в паузе сигнала управления на первой обмотке создается напряжение, открывающее транзистор однотактного преобразователя. Такое несвоевременное открывание транзистора однотактного преобразователя в паузе сигнала управления нарушает устойчивую работу устройства, вследствие чего в его сглаживающем фильтре возникают переходные процессы, при которых ток, протекающий в дросселе, а соответственно, и через транзистор однотактного преобразователя, достигает опасной для последнего величины. Целью изобретения является повышение надежности стабилизированного преобразователя постоянного напряжения путем устранения ложного включения транзистора однотактного преобразователя в режиме холостого хода

Указанная цель достигается тем, что в стабилизированньгй преобразователь постоянного напряжения, содержащий однотактную транзисторную преобразовательную ячейку с прямым

включением выпрямительного диода и индуктивно-емкостным фильтром, выход которого подсоединен к выходным выводам преобразователя и к первому входу широтно-импульсного модулятора, второй вход которого через генератор пшюобразного напряжения подсоединен к выходу задающего генератора, логический инвертор, выход которого подключен к первому входу

первого элемента совпадения, второй вход которого подсоединен к входу индуктивно-емкостного фильтра, а выход - к базе первого транзистора двухтактного трансформаторного усилителя управления, вторичная обмотка трансформатора которого подключена к управляющему переходу транзистора однотактной преобразователь ной ячейки, причем в эмиттерные цепи транзисторов усилителя управлени включены токозадающие резисторы, а вход питания усилителя управления родСоединен к входным выводам преоб разователя, введен второй элемент совпадения, первый вход которого подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, второй вход - к вы ходу задающего генератора, а выход к базе второго транзистора усилител управления, при этом вход логического инвертора подключен к выходу з дающего генератора, а третий вход первого элемента совпадения - к выходу широтно-импульсного. модулятора На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Стабилизированный преобразовател постоянного напряжения содержит однотактный транзисторный преобразователь 1 с прямым включением выпрямительного диода и индуктивно-емкос ным фильтром 2, выход которого подсоединен к первому входу ишротноимпульсного модулятора 3, второй вх которого подключен через генератор пилообразного напряжения к выходу задающего генератора 5, логический инвертор 6, первый 7 и второй 8 эле менты совпадения, первый 9 и второй 10 транзисторы двухтактного трансфо маторного усилителя управления, вто ричная обмотка трансформатора 11 которого подключена к управляемому переходу транзистора 12 однотактного преобразователя 1. Рассмотрим работу-предлагаемого устрой.ства в соответствии с временными диаграммами (см. фиг. 2), где Uj-- выходное напряжение задающего генератора 5; Ни - выходное напряжение инвертора 6; UgM выходное напряжение устройства; (J g,y - выход ное напряжение устройства при холостом ходе; г) - пилообразное напр жение генератора 4; L,- выходное напряжение широтно-импульсного моду лятора 3; - выходное напряжение первого элемента совпадения 7; (tcy выходное напряжение второго элемента совпадения 8; Ug - выходное напряжение на входе фильтра 2; о рас время рассасывания силового транзистора 12. Устройство работает следующим образом. При номинальной нагрузке предлагаемого устройства с выхода задающего генератора 5 на вход инвертора 6 первый вход второго элемента 8 совпадения и вход генератора 4 пилообразного напряжения поступает последовательность прямоугольных импульсов напряжения Uj-(фиг. 2а) . С выхода инвертора 6 импульсы напряжения Цц подакзтся на первый вход первого элемента 7 совпадения. Выходное напряжение UQ генератора 4 пилообразного напряжения поступает на первьй вход щиротно-импульсного модулятора 3, на второй вход которого подается выходное напряжение устройства U (фиг. 2в). Импульсы выходного напряжения широтно-импульсного модулятора 3, длительность которых обратно пропорциональна изменению выходного напряжения устройства (фиг. 2г), поступают на второй и третий входы соответственно второго 8 и первого 7 элемента совпадения. При этом на выходе второго элемента 8 совпадения формируется последовательность импульсов напряжения 2д), длительность которых определяется длительностью импульса выходного напряжения иротно-импульсного модулятора 3, задние фронты совпадают с задними фронтами импульсов напряжения Uj- задающего генератора 5, а амплитуда равна 1 (фиг. 2д). С каждым этим импульсом второй тран- зистор 10 открывается, первьпЧ транзистор 9 при этом закрыт, и к первичной обмотке трансформатора 11 прикладывается напряжение, при котором транзистор 12 открывается. На входе фильтра 2 формируются и поступают на второй вход первого элемента совпадения 7 импульсы напряжения LIg (фиг. 2е), длительность которых больше длительности импульса напряжения 0 на время рассасывания брд(. неосновных носителей базы транзистора 12. С задним фронтом каж,дого импульса напряжения Ll;- на первом входе первого элемента совпадения на его выходе появляется 1 (фиг. 2з). При этом второй транзистор 10 закрывается, а первый транзистор 9 открывается, на первичной обмотке управляющего транзистоpa 11 появляется напряжение, и начинается форсированное запирание транзистора 12. Через время, равное рас транзистор 12 запирается, входное напряжение фильтра 2, а следовательно, и выходное напряжение Uc становится равным нулю, и транзистор 9 закрывается. В результате этого на вьтходе первого элемента 7 совпадения формируется последовательность импульсов напряженияU j, длительность которых равна времени запирания транзистора 12, равного практически времени рассасывания bpac. неосновных носителей его базы (фиг. 2з). При этом длительность импульса напряжения на выходе.второго элемента 8 совпадения больше, чем длительность импульса на выхо,де первого элемента 7 совпадения. Поэтому управляющий трансформатор 11 имеет такое намагничивание, при котором в процессе размагничивания на первой-его обмотке формируется напряжение, запирающее силовой транзистор 12.

При работе предлагаемого устройсва на холостом ходу параметры импул сов напряжения на выходе задающего генератора 5 и логического инвертора 6 аналогичны их параметрам в номинальном режиме работы (фиг. 2а,б)

.но выходное напряжение устройства несколько больше, (см. фиг. 2в ), вследствие чего длительность импульсов напряжения на выходе широтноимпульсного модулятора 3 и второго элемента совпадения 8 значительно меньше (фиг. 2в ,г,д). Импульсы напряжения на входе фильтра 2, а следовательно, и на входе первого олемепта совпадения имеют неидеальную форму (фиг. 2е ) вследствие

разряда через обмотки выходного трансформатора однотактного преобразователя паразитных межвитковых емкостей. Длительность импульсов выходного напряжения первого элемента 7 совпадения ограничивается длительностью импульса выходного напряжения О jUHJVv широтно-импульсного модулятора 3 (см.фиг. 2з). В результате этого длительности импульсов отпирания транзисторов 9 и 10 равны между собой и время нахождения под напряжением первичных обмоток трансформатора 1t примерно одинаково, что исключает такое намагничивание трансформатора 11-, при котором в процессе его размагничивания на первой обмотке появляется отпирающее транзистор 12 напряжение.

В предлагаемом устройстве по срав нению с известным при работе его на холостом ходу искажение формы импуль са напряжения на входе фильтра, обусловленное разрядом межвитковых

емкостей выходного трансформатора однотактного преобразователя, не влияет на длительность импульса запирания силового транзистора. Это исключает намагничивание управляющего трансформатора, вызывающее в процессе размагничивания последнего возникновение напряжения на его первой обмотке в паузе сигнала управления, отпирающего транзистор однотактного преобразователя напряжения. В результате этого не происходит подмагничивания вькодно-. го трансформатора усилителя мощности и увеличения до недопустимых значений токов, протекающих через трансформатор однотактного преобразователя, что обеспечивает надежную работу устройства на холостом ходу.

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, .Содержащий однотактную транзисторную преобразовательную ячейку с прямым BKjno4eHiieM выпрямительного диода и индуктивно-емкостным; фильтром, выход которого подсоединен к выходным выводам преобразователя и к первому входу широтно-импульсного модулятора, второй вход которого через генератор пилообразного напряжения подсоединен к выходу задающего генератора, логический инвертор, выход которого подключен к.первому входу первого элемента совпадения, второй вход которого подсоединен к входу индуктивно-емкостного фильтра, а выход - к базе первого транзистора двухтактного трансформаторного усилителя управления, вторичная обмотка трансформатора которого подключена к управляющему переходу транзистора однотактной преобразовательной ячейки, причем в эмиттерные цепи транзисторов усилителя управления включены токозадающие резисторы, а вход питания усилителя управления подсоединен к входным выводам преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности преобразовате- ля путем устранения ложного включеQ 5 ния транзистора однотактной преобразовательной ячейки в режиме холос(Л того хода, в него введен второй элемент совпадения, первый вход которого подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, второй вход к выходу задающего генератора, а выход - к базе второго транзистора усилителя управления, при этом вход ГС логического инвертора подключен к выходу задаюп(его генератора, а третий вход первого элемента совпаде-ч ния - к выходу широтно-импульсного О1 модулятора. О5