Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1986 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электроехнике и может быть использовано в лючевых регуляторах и стабилизатоах постоянного напряжения.

Целью изобретения является уменьение массы и габаритов преобразоваеля.

На чертеже приведена схема одноактного преобразователя постоянного апряжения.

Преобразователь содержит источник .

1питания, регулирующий транзистор

2(например п-р-п-типа) коллектор оторого присоединен к первому входному вьшоду для подключения источника 1 питания, эмиттер - к первым выводам токосграничивающего дросселя

3и шунтирующего конденсатора 4, а база - к узлу 5 управления; ограничительный обратносмещенный диод 6, катод которого присоединен к второму выводу шунтирующего конденсатора

4и к первому вьшоду зарядного дросселя 7, а анод - к второму входному выводу для подключения источника 1 питания; возвратный диод 8, ав:од которого присоединен к аноду зарядного диода 9 и к второму вьшоду зарядного дросселя 7, а катод - к первому входному вьшоду; блок 10 перемагничивания, в состав которого jxoдят первый транзистор П (например, п-р-п-типа}, который коллектором присоединен к катоду ограничительного обратносмещенного диода 6, эмиттером - к второму выводу первого резистора 12 и к аноду 1тграничительного обратносмещенного диода 6, а базой к первым вьшодам первого 12 и второго 13 резисторов, второй вывод которого присоединен к второму вьшоду зарядного дросселя 7 через последовательно соединенные первый дибд 14, включенный в прямом направлении, и третий резистор 15, и к выходу DLCфильтра 16 через силовой переход второго транзистора 17 (например, р-п-р-типа), база которого через две параллельно соединенные цепочки присоединена к базе третьего транзистора 18 (например, п-р-п-типа), коллектор которого присоединен к катоду зарядного диода 9, а эмиттер - к входу DLC - фильтра 16, причем одна цепочка состоит из последовательно соединенных четвертого 19 и пятого

20 резисторов, точка соединения которых присоединена к втором: вьшюду

токоограничивающего дрос;селя 3 и к входу DLC - фильтра 16, а другая цепочка состоит из последовательно соединенных второго диода 21, шестого 22 и седьмого 23 резисторов, при этом точка соединения резисторов 22 и 23 присоединена к первому выводу токограничивающего дросселя 3; выходные выводы для подключения нагрузки 24 присоединены к выходу DLC фильтра 16, состоящего из накопительного дросселя 25, конденсатора 26 и рекуперационного диода 27.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени, когда регулирующий транзистор 2 закрыт, возвратный диод 8 смещен в обратном направлении, третий транзистор 18 блока 10 перемагничивания закрыт; энергия, накопленная в дросселе 25 DLC - фильтра 16 через открытый рекуперационный диод 27 передается .в нагрузку 24 и конденсатор 26 DLC - фильтра 16; полярность напряжения на накопительном дросселе 25 DLC - фильтра 16 (показана без скобок) такова, что второй транзистор 17 блока 10 перемагничивания открыт, в результате чего

0 первый транзистор 11 блока 10 перемагничивания также открыт и зарядный дроссель 7 перемагничивания, например, в сторону -Bg под действием напряжения

UT Uc26-UTU-UA,.,,-lMRl5 (О где Up2fi напряжение на конденсаторе 26 ЬЬС - фильтра 16; J,, и - падение напряжения на открытых транзисторах 1 и 17 соответственно; 4 прямое падение напряжения на диоде 4; сопротивление резистора 15 блока 10 перемагничивания; Лд - ток намагничивания зарядного дросселя 7.

При этом резистор 15 ограничивает

максимальный ток через транзисторы II и 17 при насыщении зарядного дросселя 7, а резисторы 13 и 22 - соответственно их базовые токи.

Включение регулирующего транзистора 2 при поступлении на его базу отпирающего сигнала узла 5 управления приводит к запиранию транзистора 17 под действием обратного напряжения, поступающего на его базу через резистор 22 и -диод 21, а следовательНо, к выключению транзистора 11, к открыванию транзистора 18 блока 10 перемегничивания через резистор 23. Одновременно начинается линенлое увеличение тока дросселя 3, к которому прикладывается полное напряжение источника 1 питания вследствие инерционности рекуперационного диод 27 и нарастание по синусоидальному закону TOKd в последовательной цепо ке из конденсатора 4, зарядного дро селя 7, зарядного диода 9, транзистора 1 8. В результате дроссель 7 перемагн чивается в обратную сторону (т.е. в сторону +В ); конденсатор 4 заряжается до напряжения, максимальная величина которого фиксируется на уровне напряжения источника 1 пихлния в момент отпирания диода 6. Ток через токограничивающий 3 и зарядны 7 дроссели, в сумме составляющие на растающий ток коллектора регулирующ го транзистора 2, направлены навстр чу току через рекуперационньш диод 27. Если к моменту полного заряда конденсатора 4 диод 27 еще не закрылся, то в контуре: дроссель 7, диод 9, транзистор 19, диоды 27 и 6 начинает протекать медленно убьшающий ток, поддерживаемый энергией, н копленной в дросселе 7. Ток через регулирующий транзистор 2 уменьшает ся до значения, определяемого током дросселя 3. Параметры .последнего и зарядного 7 дросселей выбирают так, чтобы-скорость нарастания тока в токоограничивающем дросселе 3 была больше скорости уменьшения тока в зарядном дросселе 7, в результате обратный ток через рекуперационный диод 27 будет продолжать нарастать, способствуя быстрому его закрытию. Использование зарядной цепи (шунтирующий конденсатор 4, дроссель 7, диод 9, транзистор 18 блока 10 перемагНичивания способствует более быст рому запиранию рекуперационного диода 27, а также исключает запасание избыточной энергии в токоограничиваю щем дросселе 3, что расширяет диапазон изменения коэффициента заполнения и повышает КПД преобразователя. При запирании одиода 27 избыточная энергия зарядного дросселя 7 через диоды 6 и 8 передается в источник 1 питания; транзистор 18 выключается, поскольку напряжение на его базо-эмиттерном переходе приближает ся к нулевому значению, так как па934дение напряжения н; дросселе 3 становится ничтожно малым по сравнению с Напряжением источника 1 питания; изменяется полярность напряжения на накопительном дросселе 25 (на чертеже показана в скобках), под действием которого транзистор 17 поддерживается в дальнейшем в закрытом состоянии. При малом токе нагрузки рекуперационный диод 27 может закрываться ранее момента полного заряда шунтирующего конденсатора 4, что повьш1ает быстродействие преобразователя. Токи, протекающие через резисторы 19-23 и диод 21, во время открытого состояния рекуперационного диода 27 увеличибают обратный ток через него, что также способствует увеличению быстродействия преобразователя. Выключение регулирующего транзистора 2 приводит к разряду до нуля током накопительного дросселя 25 шунтирующего конденсатора 4 через диод 6 и дроссель 3. При зтом энергия, накопленная в дросселе 3, рассеивается в резисторах 20 и 23, а создаваемое на резисторе 20 обратное напряжение за счет протекающего через него тока надежно удерживает транзистор 18 в закрытом состоянии; открывается диод 27 и накопленная в дросселе 23 энергия через диод 27 передается в нагрузку 24 и конденсатор 26. Полярность напряжения на накопительном дросселе 25 изменяется на обратную (на чертеже показана без скобок). Далее процессы повторяются аналогично. Введение блока 10 перемагничивания обеспечивает работу зарядного дросселя 7 по полному гистерезисному циклу, в результате чего существенно уменьшается сечение сердечника или число витков зарядного дросселя 7. Вследствие этого уменьшаются габариты и масса зарядного дросселя 7 и всего устройства в целом. ормула изобретения Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий узел управления, соединеный с входом регулирующего транзистора, один силовой электрод которого рисоединен к первому входному вывоу, служащему для подключения источника питания, а другой силовой электрод подключен к точке соединения первых вьшодов токоограничивающего дросселя и шунтирующего конденсатора причем второй вывод токоограничивающего дросселя присоединен к входу DLC - фильтра, к выходу которого присоединены выходные выводы для подключения нагрузки, а второй вывод шунтирующего конденсатора присоединен, с одной стороны, через ограничительный обратносмещенньй диод к второму входному выводу, служащему для подключения источника питания, а с другой стороны, - к.первому выводу цепи зарядного дросселя, в которую включен зарядный диод, второй вывод которой присоединен к первому выводу возвратного диода, второй вывод которого подключен к первому входному вьгаоду, отличающийся тем что, с целью уменьшения массы и габаритов, в преобразователь введен блок перемагничивания, состоящий их трех транзисторов, двух диодов и семи резисторов, причем силовой переход первого транзистора присоединен параллельно ограничительному обратносмещенному диоду, а его управляющий электрод - к точке соединения первых

выводов первого и второго резисторов, вторые выводы которых присоединены соответственно к второму входному вьшоду и к точке соединения первого вывода первого диода, второй вывод которого через третий резистор присоединен к второму вьшоду зарядного дросселя, и первому силовому электроду второго транзистора,

второй СИ.ПОВОЙ электрод которого присоединен к выходу DLC - фильтра, а его управляющий электрод через две параллельно соединенные цепочки присоединен к управляющему электроду

третьего транзистора, первый силовой электрод которого присоединен к втором у выводу цепи зарядного дросселя, а второй силовой электрод - к входу DLC - фильтра, при этом первая из

указанных цепочек выполнена в виде последовательно соединенных четвертого и пятого резисторов, а вторая цепочка - из последовательно соединенных второго диода, шестого и

седьмого резисторов, причем точки соединения соответствующих резисторов первой и второй цепочек присоединены соответственно к первому и второму выводам токоограничивающего

дросселя,

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ключевых регуляторах и стабилизаторах постоянного напряжения. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов устройства. Однотактный преобразователь постоянного напряжения содержит источник 1 питания, регулирующий транзистор 2 с узлом 5 управления, шунтирующий конденсатор 4, токоограничивающий 3 и зарядный 7 дроссели, ограничительный обратносмещенный диод 6, ДЬС - фильтр 16, зарядный диод 9, блок 10 перемагничивания в который входят транзисторы 11, 17, 18, диоды 14, 21 и резисторы. Блок перемагничивания обеспечивает работу -зарядного дросселя по полному гистерезисному циклу, а использование зарядной цепи (шунтирующий конденсатор, зарядный дроссель 7, диод с 9 и транзистор 18 блока перемагничивания) исключает запас избыточной (Л энергии в токоограничивающем дросселе 3. 1 ил.