Стабилизированный источник постоянного напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M7/5387 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке вторич ных источников питания.

Цель изобретения - повьппение на дежности и КПД путем улучшения динамики переключения транзисторов инвертора.

На фиг. 1 приведена принципигшьная схема предложенного стабилизированного источника постоянного напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений с

Стабилизированный источник постоянного напряжения содержит задающий генератор 1, выход которого соединен через генератор 2 пилообразного напряжения с первым входом компарато- ра 3, триггер 4, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выходы - с входами предварительного усилителя 5 с трансформаторным выходом, мостовой инвертор 6 на транзисторах , базовые цепи которых соединены через резнеторы с выходными обмотками трансформатора 11 предварительного усилителя 5, выпрямитель 12, вход которого соединен с выходной обмоткой трансформатора 13 мостового инвертора.6, а выходы через выходной фильтр 14 и усилитель 15 обратной связи - с вто- рым входом компаратора 3, транзистор ный ключ 16, дополнительный компаратор, 17, базовый резистор 18, резне- тор 19, конденсатор 20, элемент НЕ 21, элемент И 22, дроссель 23, формирователь 24, при этом коллектор транзисторного ключа 16 соединен с общей точкой соединения эмиттеров транзисторов 8, 10 мостового инвертора 6, а эмиттер через параллельно соединенные резистор 19 и конденсатор ,20 - с минусовой шиной питания, выход задающего генератора 1 соединен через элемент НЕ 21 с первым входом элемента ТЛ 22, второй вход которого соединен с выходом компаратора 3, а выход - с первым входом дополнитель ного компаратора 17, второй вход ко- торого соединен с эмиттером транзисторного ключа 16, база которого соединена через базовый резистор 18 с выходом дополнительного компаратора 17 цепи питания которого соединены соответственно с положительным +и„ и отрицательным и„ вьшодом двухполярного источника, средней точкой

соединенного с эмиттером транзис- тЪриого ключа 16, нелинейный дроссел 23 включен последовательно с первичной обмоткой трансформатора 13 в диагональ мостового инвертора 6, формирователь 24 подключен между коллектором и эмиттером транзисторного клкгча 16

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 формирует последовательность импульсов большой скважности (фиг. 2 и), поступающих на генератор 2 пилообразного напряжения и делитель частоты. Пилообразное напряжение (фиг. 2S) сравнивается с напряжением Ug рассогласования усилителя 15 обратной связи с помощью компаратора 3, на выходе которого формируется последовательность импульсов (фиг. 2&), модулированная по ширине Триггер 4.формирует сигналы (фиго 22,4-) по переднему фронту сигналов с выхода задающего генератора 1, сдвинутые один относительно другого на полпериода (Т/2), которые поступают на вход предварительного усилителя 5i Элемент НЕ 21 формирует сигнал (фиг. 2е), поступающий на первый вход элемента И 22. При этом сигналы на выходе элемента И 22 (фиг. 2) задержаны относительно импульсов на выхода компаратора 3 на величину, определяемую длительностью сигнала на выходе задающего генератора 1 .

Сигналы с выходов триггера 4 (фиг. 2г,) поступают на предварительный усилитель 5, который формирует на обмотках трансформатора 11 прямоугольное переменное напряжение (фиго 2|)„

В положительный полупериод напряжения на обмотках открьгааются транзисторы 7 и 10 мостового инвертора 6. В отрицательный полупериод открываются транзисторы 8 и 9, при этом транзисторы 7 и 10 запираются, т.е. транзисторы 7, 10 и 8, 9 попеременно открываются и закрьшают;:яо

Широтно-модулированный сигнал с выхода элемента И 22 (фиг. 2ж) по- ступает на первый вход дополнительного компаратора 17, на втором входе которого сигнал отсутствует, так как транзисторный ключ 16 закрыт и ток через резистор 19 не проходит При этом на выходе дополнительного компаратора 17 формируется импульс, отпирающий транзисториьш ключ 16 Отпирающий ток ограничивается базо вым резистором 18. При отпирании транзисторного клю ча 16 по цепи: транзисторы 7, 10, первичная обмотка трансформатора 13, дроссель 23, силовой транзистор 16, резистор 19, конденсатор 20 проходит ток. За счет конденсатора 20, вклю ченного параллельно резистору 19, напряжение на втором входе дополни тельного компаратора 17 вырабатывает медленно, с задержкой, выходной сигнал которого обеспечивает большой отпирающий базовый ток и быстрое отпирание силового транзистора 16. В результате напряжение коллектор эмиттер спадает быстро, а ток коллек тора транзисторного ключа 16 нараст -ет медленее за счет включения нели нейного дросселя 23 последовательно с первичной обмоткой трансформатора 13. Дроссель 23 имеет прямоугольную петлю намагничивания и ограничивает только фронт нарастания тока, далее он входит в насьщение и не оказьшает влияния на работу в течение данного полупериода работы преобразователя. Таким образом, потери мощности при включении транзисторного ключа 16 уменьшаются. При окончании сигнала на выходе элемента И 22 (фиг. ,) транзисторный ключ 16 начинает отключаться и ток в цепи коллектора начинает спа дать. Однако за счет действия конденсатора 20 напряжение на втором входе уменьшается медленно и обеспечивается формированное выключение транзисторного ключа 16, в результате ток через него спадает быйтрее. При этом напряжение на коллекторе эмиттере транзисторного ключа 16 нарастает медленно „ Задержка нарас- тания напряжения обеспечивается фор- мирователем 24, состояпшм из конден сатора, резистора и диода Последо- вательно соединенные конденсатор и диод формирователя 24 обеспечивают задержку нарастания напряжения коллектор эмиттер транзисторного ключа 16о Резистор формирователя 24 обеспечивает разряд .конденсатора формирова теля 24 при открытом состоянии сило- вого транзистора 16, т.е. потери мощности при выключении транзисторного ключл 16 значительно уменьшаются. В следующий полупериод цикл работы повторяется. При этом открьшаются транзисторы 8, 9 мостового инвертора 6.С задерккой, определяемой длительностью сигнала на выходе задающего генератора 1 (фиг. 2), отпирается транзисторный ключ 16. По цепи: транзисторы 8 и 9, первичная обмотка трансформатора 13, нелинейный дроссель 23, транзисторньй ключ 16, резистор 19, конденсатор 20 проходит ток. Нелинейный дроссель 23 перемагничивается, обеспечивая задержку нарастания тока при включении, С выхода трансформатора 13 переменное напряжение (фиг. 2и) с регу:1ируемой паузой поступает на вьтрямитель 12, с выхода которого напряжение (фиг. 2к) поступает на фильтр 14. С выхода последнего напряжение (фиг. 2А) подается на вьшоды для подключения нагрузки , Включение транзисторного ключа 16 происходит при открытых транзисторах 7,10 или 8, 9 силового мостового инвертора 6 При этом потери мощности при включении транзисторов 7-10 мостового инвертора отсутствуют, так как появление коллекторного тока происходит при открытом состоянии транзисторов 7-10, т.е при нулевом напряжении Un5 на коллекторе - эмиттере транзисторов 7-10 (фиг. 2м.) „ Выключение транзисторов 7-10 мостового инвертора 6 происходит при отсутствии тока коллектора (фиг. 2н), так как транзисторные ключ 16 уже заперт. При этом потери мощности на выключение транзисторов 7-10 мостового преобразовг1теля 6 отсутствуют. Таким образом, коммутация транзисторов 7-10 силового преобразователя происходит при отсутствии потерь мощности. Потери мощности при переключении силового транзистора 16 сведены к минимуму Формула изобретения Стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий задающий генератор., выход которого соединен через генератор пилообразного напряжения с первым входом компаратора, триггер, счетный вход которого соеинен с выходом задающего генератора.

а выходы с входами предварительного усилителя с трансформаторным подключенным к управляющим входам транзисторов мостового или полумосто- вого инвертора, вЬкод которого через усилитель обратной связи соединен с вторым входом компаратора, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения надежности и -коэффициента полезного действия путем улучшения динамики переключения транзисторов инвертора, в него введены транзисторный ключ, дополнительный компаратор, резисторы, конденсатор, элементы НЕ, И, нелинейный дроссель, при этом коллектор транзисторного ключа соединен

с общей точкой эмиттеров мостового инвертора, а эмиттер - через парал- лельно соединенные резистор и конденсатор - с минусовой шиной питания, выход задающего генератора соединен через элемен г НЕ с первым вхо дом элемента И, второй вход которого соединен с выходом компаратора, а выход - с первым входом дополнительного компаратора, второй вход которого соединен с эмиттером транзис- торного ключа, базой подключенного через базовый резистор с выходом дополнительного компаратора, нелинейный дроссель включен последовательно с выходной цепью инвертора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания Цель изобретения повышение надежности и КПД путем улучшения динамики переключения транзисторов. Преобразователь содержит задающий генератор 1, генератор пилообразного напряже™ НИН 2, компаратор 3, триггер 4, предварительный усилитель 5, мостовой инвертор 6 на транзисторах 7-10 и трансформаторах 11 и 13. Введение транзисторного ключа 16, компаратора 17, резисторов 18 и 19, конденсатора 20, элемента И 22 обеспечивает медлен ное нарастание коллекторного тока ключа 16 и уменьшает потери на вклю- чение. При окончании сигнала на выходе элемента И 22 ток в цепи коллек тора ключа 16 спадает, но за счет действия конденсатора 20 формируется быстрое выключение. Потери мощности с 3 при выключении ключа 16 значительно (Л уменьшаются. Выключение транзисторов 7-10 происходит при отсутствии потерь мощности в закрытом ключе,16. 2 ил. го а ел 1C

. 2