Однотактный транзисторный преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1987 года по МПК H02M3/335 G05F1/56 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, а именно к импульсным стабилизированным нреобразователям постоянного напряжения, и может быть использовано в качестве источника вторичного электропитания различных автоматических и радиоэлектронных систем.

Цель изобретения - повышение стабильности выходного напряжения в режиме прерывистых токов.

На фиг. 1 изображена схема однотакт- ного преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Предлагаемый преобразователь содержит силовой транзистор 1 с включенной в его коллекторную цепь первичной обмоткой силового трансформатора 2, вторичная обмотка которого через выпрямитель 3 и фильтр 4 соединена с нагрузкой U и входом схемы 5 сравнения, выход которой подключен к первому входу компаратора 6, а его второй вход соединен с выходом генератора 7 ни- .чообразного напряжения, состоящего из раз- ()ядпого транзистора 8, коллектор которого зарядный резистор 9 по питающему иходу соединен с потенциальным полюсом си.поного источника питания , параллельно коллектору и эмиттеру транзистора 8 молк/почен конденсатор 10. База транзистора 8 через ограничивающий резистор 11 соединена с задаюншм генератором з1, к которому также подключен второй вход схемы 12 совпадения, а ее первый вход соединен с выходом компаратора 6. Выход схемы 12 совпадения подключен к базе силового транзистора 1.

На фиг. 2 изображены эпюры: :ч - форма импульсов задающего генератора; -- напряжение на конденсаторе 10, 6 к - напряжение на выходе компаратора 6; Uf. - напряжение на базе силового транзистора 1, условно показанное в виде прямоугольных импульсов.

Однотактный преобразователь работает следующим образом.

Силовой транзистор 1 находится в открытом состоянии время t (эпюра (7в, на фиг. 2), на протяжении которого в первичной обмотке силового трансформатора 2 накапливается ток от источника питания Е. Выпрямитель 3 в это время заперт и неизменность напряжения на нагрузке U« обеспечивается за счет конденсатора фильтра 4. По прошествии времени t транзистор 1 запирается и находится в запертом состоянии время /2 (эпюра /Ув на фиг. 2). Открывается выпрямитель 3, и энергия, накопленная в индуктивности намагничивания трансформатора 2, отдается в нагрузку U« и на подзаряд конденсатора фильтра 4. Стабилизация или регулирование выходного напряжения t/H обеспечивается соответствующим изменением времени t и /9 при ностояь - ном периоде их следования 7, задаваемом

0

5

0

5

0

5

0

5

задающим генератором far (энюра зг на фиг. 2).

Выходное напряжение преобразователя и подается на схему 5 сравнения, где оно сравнивается с опорным, усиливается сигнал рассогласования и в необходимом случае гальванизации развязывается от или и. Это функционально преобразованное напряжение (напряжение (Усе на фи1 1) подается на второй вход компаратора 6, на нервый вход которого подключен выход генератора 7 пилообразного напряжения, формирующего треугольные и.мпульсы в соответствии с временной диаграммой (эпюра (Ус на фиг. 2).

Если в рассматриваемый момент времени выходное напряжение схемы 5 сравнения определяется как по нрон1ествии времени /i от нача;1а паузы в импульсах :ч произойдет срабатывание компаратора 6 и на его выходе появится им- нульс, который будет д.литься время / (эпюры Ус и UK на фиг. 2), т. е. до окончания длительности Tpeyroju HOi o импу.чьса или до MOMeirra появления импульса , :, который, открывая транзисто 8. разряжает конденсатор 10. Таким образом, в каждый период частоты импульсов Е. на выходе компаратора 6 появляется и:мпул1я длительностью /i , которая определяется величиной напряжения Ufv, т. е. величиной выходного сигнала уснлите.ля рассогласования схе.мы 5 сравнения.

На выходы схемы 12 совпадения нодают- ся сигналы с выхода компаратора 6 и задающего генератора Е- . Суммирование их в соответствии с эпюрами :.(, 6 к и L b дает импульс /7в, открываюнхий силовой транзистор.

Выходное напряжение однотактного преобразователя инвариантно к первичном} cis- ловому напряжению п, т. е. обеспечи 5ает- ся параметрическая стабилизация (Ун. При увеличении напряжения п происходит увеличение тока заряда конденсатора 10, увеличивается угол наклона верн1ины пилообразного нанряжения (7с, что нриводит к увеличению длительности импульса /i . Вс.чедст- вие этого уменьшается длительность им- нульса t, что вызывает уменьн1ение длите,1ь- ности открытого состояния транзистора 1 и накопления энергии в первичной обмотке силового трансформатора 2, а это равносильно уменьн1ению выходного напряжения и« преобразователя. Этим и ноддерж -.- вается неизменность напряжения L H при изменении силового напряжения „.

Таким образом, в рассматриваемом одно- тактном транзисторном преобразовате.ле выходное напряжение U не изменяется при изменении силового первичного нанряжения ii. Это дает возможность уменьшить коэффициент усиления замкнутой системы регулирования стабилизированно1 О однотактного преобразователя, так как из канала регулирования исключается компенсация возмущения по силовому напряжению. Уменьшение коэффициента усиления дает возможность обеспечить большие запасы устойчивости стабилизированной системы, что особенно важно для однотактных преобразователей с обратным включением выпрямительного диода, работающего в режиме прерывистых токов, и при достаточно малых коэффициентах усиления в замкнутой системе регулирования позволяет получить стабильное выходное напряжение.

Формула изобретения

Однотактный транзисторный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий силовой транзистор, сило

вая цепь которого соединена с первичной обмоткой трансформатора, а вторичная обмотка через выпрямитель и фильтр соединена с выходными выводами и входом схемы сравнения, управляющий вход силового транзистора соединен с выходом схемы совпадения, первый вход которой соединен с Biiixo- дом компаратора, первый вход которого соединен с выходо.м генератора нилообразного напряжения, подключенного к выводам питающего напряжения и соединенного ун- равляющим входом с выходом задающего генератора, отличающийся тем, что, с це.чью повыщения стабильности выходного напряжения в режиме прерывистых токов, выход схемы сравнения соединен с вторым входом компаратора, а унравляющий вход генератора пилообразного нанряжения нодк.пю- чен к второму входу схемы совпадения.

и.

t

Т-1

Изобретение отноеится к нреобразова- тельной те.хиике и может быть использовано в качестве источника вторичного электропитания. Це,ть изобретения - повышение стабильности вы.ходного нанряжения в режиме ферывисты.х токов. Преобразователь содержит силовой транзистор (Т) I, трансформатор 2, выпрямитель 3, фильтр 4, схему сравнения 5, комнаратор 6, генератор пилообразного напряжения 7, с.хему сов- паде1 ия 12. Введение цени параметрической стабилизании иовьпнеиной точности обеспечивает зависимость .между ве.чичиной си, ю- вого первичного напряжения и временными нараметрами имнул15сов в модуляторе, который управ, 1яет работой Т 1. Отпирание Т I формирует импульс от момещ-а нача- .la увеличиваюн1ег1)ся пилообразного напряжения до момента сравнения нилы с функционально нреобразованн151м выходным напряжением преобразовате,1Я. Выно.шепие связи выхода комнараюра 6 с одним из входов схемы совпадения 12, др roii вход которого подключен к задаюшемч i-енерато- ру, а выходк базе Т I. и еое;1инение питающего входа генератора нилообразного напряжения 7 е потенциальным по.1юеом силового источника первичпого питания обеспечивают при со.храпенин коэфф. сн.тения замкнутой системы стабилизации достаточно малым высокую стабнльность выходного нанряжения. 2 нл. (С (Л оо о 4