Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования во вторичных источниках электропитания.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности путем использования несимметричного режима работы самовозбуждающегося инвертора и облегченного режима работы регулирующего транзистора в стабилизаторе.

На фиг. 1 приведена схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов в различных точках схемы; на фиг. 3 - стабилизированный преобразователь напряжения (второй вариант).

Стабилизированный преобразователь (фиг. 1) содержит самовозбуждающийся двухтактный полумостовой инвертор 1 с транзисторами 2 И 3, конденсатором 4, выходным трансформатором 5, имеющим первичную 6 и вторичную 7 обмотки. Начало обмотки 7 через диод 8 подключено к положительному входу линейного стабилизатора 9, имеюпгего регулирующий транзистор 10, включенный между входом и выходом стабилизатора 9, и делитель 11 обратной связи, подк;1юченный к выходным клеммам. Положительный выход линейного стабилизатора 9 юдключен к выходной клемме и к концу дополнительной вторичной обмотки 12 через первый диод 13, Начало обмотки 12 соединено с концом обмотки 7 с отрицатель- }Пз1м входом и выходом стабилизатора 9 и с минусами конденсаторов 14 и 15, плюсы которых соо 1 Бетственно подключены к входу стабилизатора 9 и к его выходу.

Допо:1нительпые диоды 16 и 17 (фиг. 3) анодами соединены с отрицательными входом и выходом линейного стабилизатора 9, Катод диода 16 через диод 8 соединен с положительным входом стабилизатора 9, а катод диода 17 через диод 13 соединен с положительным выводом стабилизатора 8, катоды дополнительных диодов 16 и 17 11одк:почены к выводам вторичной обмотки 18 трансформатора 5.

Стабилизированный конвертор работает следуюпиьм образом.

Предположим, что внутренние сопротивления транзисторов 2 и 3 в открытом состоянии равны нулю, падение напряжения в обмотках 6, 7 и 12 трансформатора 5 и на диодах 8 и 13 в проводящем состоянии также равны нулю и, кроме того, процесс колеба.чий в инверторе 1 - установившийся.

На фиг. 2 изображены диаграммы; U;;- напряжение сети; Ди„ - разброс напряжения сети; UG - напряжение в первичной обмотке трансформатора 5; Ьо - ток через регулирующий транзистор.

С момента ti транзистор 3 открыт, а транзистор 2 закрыт. Напряжение в обмотке 6 равно разности напряжений питания и на конденсаторе 4, пересчитанное к вторичной обмотке 7, и поступает на вход стабили

0

5

затора 9. Делитель 11 обратной связи настроен на требуемое выходное напряжение, разность напряжений на входе стабилизатора 9 и на выходе надает на регулирующем транзисторе 10, при этом ток, протекающий через этот транзистор, равен току нагрузки.

Напряжение на конденсаторе 15 равно напряжению на выходе. В момент ta сердечник трансформатора 5 входит в режим

насып1ения, в результате происходит переплюсовка напряжений во всех обмотках трансформатора ипвертора 1, при этом транзистор 2 открыт, транзистор 3 - закрыт. Напряжение в обмотке 6 равно напряжению на конденсаторе 4. Это напряжение, пересчитанное к вторичной обмотке 12, равно напряжению на конденсаторе 15, которое равно напряжению на нагрузке 11. При этом транзистор 10 закрывается и ток через него не протекает. Конденсатор 4 подключен к обмотке 6 через транзистор 2 до момента времени 1з, когда сердечник трансформатора 5 снова входит в насыщение и не происходит переплюсовки напряжений в обмотках трансформатора инвертора 1. Далее процесс повторяется. Рассуждения справедливы в случае, если емкости конденсаторов 4 и 15 достаточно велики, т. е. напряжение .на них за один период остается на одном уровне.

Площади положительных импульсов равны площадям отрицательных импульсов па- пряжения в обмотках. Если напряжение питания на входе инвертора увеличилось на величину Ли„, при этом, транзистор 3 открыт, а транзистор 2 закрыт (мо.мент времени t-i). Ввиду того, что емкость конденсатора 4 достаточно большая, напряжение на нем неизменно, тог да а.мплитуда напряжения на обмотке 6 возрастает на величину Ди„, следовательно, время намагничивания сердечника 5 до состояния насыщения уменьпшется пропорционально увеличению

0 амплитуды напряжения (ts), соответственно уменьшается время открытого состояния транзистора 10 и увеличивается падение напряжения на нем, так как напряжение на конденсаторе 15 также остается неизмен- н ы м.

5

С момента I.G открыт транзистор 2 и, вследствие того, что напряжепие на конденсаторе 4 неизменно, время входа в насыщение сердечника (ir,-ts) остается равным временем t.r-ts и, следовательно, площади импульсов остаются равными во всем диапазоне изменения входного напряжения. В случае воздействия помехи от сети в любой из промежутков времени, ког,иа открыт транзистор 3, изменяется длительность положи- 5 тельного импульса, пропорционально площади помехи и, таким образом, она оседает, пересчитанная по вторичной обмотке 7, на транзисторе 10. В случае, если помехи воздействует в промежутках времени, когда

0

5

открыт транзистор 2, ее влияние на качество выходного напряжения равно нулю.

В реальной схеме падения напряжений на элементах 2, 3, 6-8, 12 и 13 тем больше, чем больший ток протекает по ним. Поэтому при изменении нагрузочного тока Ii2 изменяются соотношения напряжений в элементах 4 и 5 таким образом, что напряжение на нагрузке остается постоянным с

жительный выходной вывод соединен с первой выходной клеммой, отрицательный вывод стабилизатора напряжения соединен с второй выходной клеммой и концом вторичной обмотки выходного трансформатора, отличающийся тем, что, с целью упрош,ения и повышения надежности, в него введены дополнительная обмотка выходного трансформатора, конденсатор и диод, стабилизатор напряжения выполнен линейным, а его заданной степенью точности.

Два дополнительных диода 16 и 17, 10 положительный выходной вывод через допол подключенные к одной выходной обмотке нительный диод соединен с концом допол- 18, вместо обмоток 7 и 12 (фиг. 3), обес- нительной обмотки, причем начало этой печивают более высокий коэффициент ис- обмотки соединено с концом вторичной об- пользования трансформатора 5 инвертора 1мотки выходного трансформатора, а дополи более

форматора. При этом физика процессов, щей точкой обмоток и положительным выходным выйодом стабилизатора напряжения.

2. Преобразователь по п. 1, отличаювысокую технологичность транс- нительный конденсатор включен между об- а. При этом физика процессов, происходящих в схеме, остается прежней.

Формула изобретения

1. Стабилизированный преобразова- jo тель постоянного напряжения, содержаплий подключенный входом к входным выводам двухтактный полумостовой самовозбуждающийся инвертор, вторичная обмотка выходного трансформатора которого своим

и третий дополнительные диоды, аноды которых соединены с отрицательным выводом стабилизатора напряжения, катод второго дополнительного диода соединен с началом, а катод третьего дополнительного диода - с концом вторичной обмотки

каналом соединена через диод со стабили- 25 выходного трансформатора, причем анод пер- затором напряжения, вход которого защун- вого дополнительного диода соединен с тирован первым конденсатором, а поло- катодом третьего дополнительного диода.

жительный выходной вывод соединен с первой выходной клеммой, отрицательный вывод стабилизатора напряжения соединен с второй выходной клеммой и концом вторичной обмотки выходного трансформатора, отличающийся тем, что, с целью упрош,ения и повышения надежности, в него введены дополнительная обмотка выходного трансформатора, конденсатор и диод, стабилизатор напряжения выполнен линейным, а его положительный выходной вывод через допол нительный диод соединен с концом допол- нительной обмотки, причем начало этой обмотки соединено с концом вторичной об- мотки выходного трансформатора, а дополи третий дополнительные диоды, аноды которых соединены с отрицательным выводом стабилизатора напряжения, катод второго дополнительного диода соединен с началом, а катод третьего дополнительного диода - с концом вторичной обмотки

Изобретение позволяет повысить надежность получения постоянного стабильного напряжения за счет того, что в стабилизированный преобразователь, состоящий из последовательно соединенных самовозбуждающегося инвертора с выходным трансформатором (ВТ) и линейного стабилизатора (ЛС), вход которого зашунти- рован первым конденсатором, а выход подключен к выходным клеммам, введены дополнительная обмотка ВТ, второй конденсатор и диод, причем положительный выход ЛС через диод соединен с концом дополнительной обмотки ВТ, начало которой соединено с концом вторичной обмотки ВТ, а второй конденсатор включен между общей точкой обмотрк и положительным выходом ЛС. 1 3. п. ф-лы, 3 ил. (О to о со О5 О ьо

(риг.1

UMOKC UMUH Un

6

t,

tz

t3

40

Фиг. г

uUn

-2

и

is

t6

Фиг.З