Инвертирующий бестрансформаторный понижающий преобразователь напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/07 

(21)4056148/24-07

(22)14.04.86

(46) 07.02.88. Бкш. № 5

(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт радиовещательного приема и акустики им. А.С.Попова

(72)В.А.Барамидзе (53) 621.314.1(088.8) (56) Патент США № 3470443, кл. Н 02 М 3/22, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1086520, кл. Н 02 М 3/335, 1980.

(54) ИНВЕРТИРУЮП1ИЙ БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПОНИЖАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

(57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника питания понижающего напряжения. Цель изобре тения - расширение функциональных возможностей путем повышения чувствительности входных цепей к мгновенным значениям напряжения малого уровня, улучшение формы выходного

(

.

L:.

г

(Л

to

напряжения путем снижения нелинейных искажений и повышение КПД.Введение управляемого ключевого триггера 2, источников опорных ЭДС 26, 27, зарядно-разрядных узлов на элементах 52-73 и запускающего двухтактного генератора импульсов 23 позволяет в совокупности с основными элементами устройства производить двухконтактное стробирование положительного полупериода входного напряжения При этом на нагрузке 77 ньделяют- ся при работе триггеров 1, 2 от1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве понижающего трансформатора электронного типа, способного понижать как постоянное, так и переменное напряжение.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем повышения чувствительности входных цепей к мгновенным значениям напряжения малого уровня, улучшение формы выходного напряжения путем снижения нелинейных искажений и повышение КПД.

На чертеже дана принципиальная схема инвертирующего бестрансформаторного понижающего преобразователя напряжения.

Преобразователь содержит два аналогичных управляемых ключевых триггера 1 и 2, каждый из которых выполнен на составных транзисторах,сое- диненнь1х по мостовой схеме и образующих каскады с общим коллектором и общим эмиттером (ОК - 03). Триггер 1 построен на составных транзисторах 3, 4 и 5,6 типа р-п-р. Эмиттеры эти транзисторов питаются от положительной полярности входного напряжения, которое поступает и на базы этих транзисторов через резисторы 7,8 и . Противоположные плечи моста построены на ключевых составных транзисторах типа п-р-п 11, 12 и 13, 14, также включенных по схемам ОК-ОЭ Коллекторы указанных транзисторов соединены между собой, эмиттеры соерицательный и положительный полупериоды напряжения сильноточного сигнала.Путем регулирования напряжения источников опорных ЭДС 26, 27 повышается чувствительность триггеров и обеспечивается режим работы устройства при минимальных нелинейных искажениях. Работа триггеров 1,2с глубокой положительной обратной связью обеспечивает увеличение крутизны фронтов нарастания и спада стробирующих импульсов сигнала. 1 ил.

0

5

0

5

0

5

динены с общим выводом, а базы транзисторов соединены с общим выводом и эмиттерами транзисторов через резисторы 15,16 и 17,18. Второй ключевой триггер 2 построен по аналогичной схеме. Отличием от первого триггера является только.то, что к общему выводу подключены эмиттеры всех транзисторов типа р-п-р, а эмиттеры транзисторов п-р-п соединены с источником входного напряжения. Входы ключевых триггеров 1 и 2 через делители, выполненные на резисторах 19,20 и 21,22, соединены с соответствующими выходами запускающего двухтактного генератора 23 импульсов.

Ключевые триггеры 1 и 2 соединены с выводами для подключения источника входного напряжения через диоды 24 и 25 и источники 26 и 27 опорных ЭДС при этом указанное соединение осуществлено следующим образом.Первый ключевой триггер 1 (эмиттеры транзисторов 3 и 5) соединен с катодом диода 24, анод которого подключен к положительной обкладке источника 26, вывод отрицательной обкладки которого соединен с входным выводом. Второй ключевой триггер 2 соединен с анодом диода 25, катод которого подключен к отрицательной обкладке источника 27, вывод положительной обкладки которого подключен к входному выводу.

Кроме того, преобразователь содержит зарядно-разрядные узлы 28 и 29. Каждый из этих узлов состоит

из последовательно соединенных п цепочек; где п 1,2,3,4 и т.д. - коэффициенты понижения трансформатора. На пре дставленном чертеже п 3. Цепочки образованы последовательно соединенными конденсаторами и зарядными диодами. Кроме того,зарядно- разрядные узлы включают разрядные диоды. Таким образом, узел 28 построен на элементах 30-51, а узел 29 - на элементах 52-73. Точки соединения конденсаторов и зарядного диода в каждой цепочке через разрядные диоды (38-43 узла 28 и 60-65 узла 29) подключены к соответствующему фильтру нижних частот, включающему дроссель 74 и конденсатор 75 для узла 28 и дроссель 76 и конденсатор 75 для узла 29 и подключенному выходом к нагрузке 77. При этом разрядные диоды узла 28 включены противоположно относительно включения разрядных диодов узла 29. Кроме того, точки соединения упомянутых цепочек через диоды 32, 35 и 50, 51 узла 28 и 54,57 и 72,73 узла 29 подключены к второму выводу конденсатора первой цепочки 37 и 44 узла 28 и 59, 66 узла 29, образующего входной вывод разрядно-за- рядного узла, выходной вывод которого образован катодом зарядного диода последней цепочки. В зарядно-раз- рядных узлах аналогичные цепи (эле- ме|11гы 30 - 40 и 41-51 узла 28 и элементы 52-62 и 63-73 узла 29) включены встречно друг другу и подключены к диагонали переменного тока соответствующего ключевого триггера 1 и 2.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче на вход устройства напряжения постоянного или переменного тока положительный полупериод этого напряжения через источник 26 и диод 24 поступает на эмиттеры транзисторов 3 и 5 ключевого триггера 1, который запускается импульсами,поступающими с генератора 23 импульсов. За счет этого производится двухтактное стробирование положительного полупериода входного напряжения. С выходной диагонали мостового триггера 1 снимаются импульсы сигнала, сдвинутые после стробирования на 180. Они поочередно поступают на зарядно-разрядные узлы 28. После каждого заряда емкостей, соединенных

5

0

5

0

5

0

5

последовательно через диоды, происходит разряд тех же конденсаторов, которые в этом Случае уже соединены параллельно,на конденсатор фильтра и нагрузку 77. Дроссели 74 и 76 производят развчзку по высокой частоте. Нагрузка 77 зашунтирована конденсатором 75 от высокочастотных помех, образуемых после стробирования положительной полуволн входного сигнала. Аналогично описанному запускается с помощью импульсов генератора 23 ключевой триггер 2 при подаче на его входную диагональ отрицательной полярности входного напряжения, при этом разряд конденсаторов на нагрузку 77 осуществляется через .второй фильтр нижних частот,состоящих из элементов 76 и 75.

Таким образом, на нагрузке 77 выделяются при работе триггера 1 отрицательный полупериод напряжения сильноточного сигнала, а при работе триг- гера 2 - положительный полупериод.

Регулируя напряжения источников 26 и 27 опорных ЭДС, можно установить желаемые режимы работы устройства в целом.

Диоды 24 и 25 препятствуют проникновению на мостовой триггер напряжения противоположной полярности.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигнуто повьшение чувствительности к сигналам малого уровня постоянного и переменного токов (за счет включения источников опорных ЭДС, повышающих чувствительность ключевого триггера, и применения двухтактного генератора импульсов с независимым питанием) и повышение ,КПД (за счет увеличения крутизны фронтов нарастания и спада стро- бирующих импульсов сигнала посредством включения в устройство мостовых триггеров, охваченных глубокой положительной обратной связью, при этом частота стробирования сигнала

0

5

fcrp

3fr

р

где

-гр

граничная частота полосы пропускания инвертора) .

Формула изобретения

Инвертирующий бестрансформатсТр- ный понижающий преобразователь напряжения, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника питания и

цепи нагрузки, зашунтированной конденсатором фильтра, управляемый ключевой триггер, выполненный по мостовой схеме, к диагонали переменного тока которого подключены входы двух зарядно-разрядных узлов, включенных встречно относительно друг друга, причем каждый из зарядно- разрядных узлов вьтолнен в виде п последовательно включенных цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных конденсатора и зарядного диода, точка соединения которых через разрядный диод и дрос- сель фильтра нижних частот подключена к выходному выводу, отличающийся тем,что,с целью расширения функциональных возможностей путем повьппения чувствительности входных цепей к мгновенным значениям напряжения малого уровня, улучшения формы выходного напряжения путем снижения нелинейных искажений и повышения КПД дополнительно введены аналогичный управляемый ключевой триггер, два аналогичных зарядно-разрядных узла, включенных встречно относительно друг друга и подключенных входами к диагонали переменного тока указанного дополнительного триг

гера, а выходами через дополнитель

5

но введенный дроссель фильтра - к выходному выводу, а также два дополнительных диода, запускающий двухтактный генератор импульсов и регулируемые синфазно по модулю два источника опорных ЭДС постоянного тока, причем катод первого дополнительного диод а соединен с одним входом основного триггера, а его анод - с положительным выводом первого дополнительного источника постоянного тока, отрицательный вывод которого соединен с входным выводом, анод вто- jjoro дополнительного диода соединен с одним входом дополнительного триггера, его катод - с отрицательным выводом второго дополнительного источника постоянного тока, положи- 0 тельный вывод которого соединен с входным выводом, другие входы Григ- геров соединены с общим выводом, управляющие входы триггеров соединены с выходами двухтактного генератора импульсов, напряжения на которых сдвинуты относительно друг друга по фазе на 180, а зарядные и разрядные диоды дополнительных зарядно-разрядных узлов включены в обратном направлении по отношению к аналогичным диодам основных зарядно-разрядных узлов.

5

0