Однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/335 

/. FbiT 1 1ГГТГТ1Т1

tz

- +

л//.

(Л

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вторичным источникам питания. Цель изобретения - повышение КПД и упрощение схемы управления. Преобразователь содержит силовые транзисторы 1 и 2, трансформатор тока 3, три управляющих транзистора 7, 8 и 13, формирователь управляющих импульсов 6. Введение конденсатора 14, цепочек из резисторов 18, 20 и диодов 17, 19 обеспечивает управление работой преобразователя одним импульсным сигналом, позволяя использовать для управления типовую микросхему. 1 ил.

20

оо ю ел

со

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке вторичных источников электропитания,

Целью изобретения является повышение КПД и упрощение схемы управления .

На чертеже показана функциональная схема однотактного стабилизирую- щего преобразователя постоянного напряжения.

Стабилизирующий преобразователь содержит транзисторный усилитель 1 мощности, управляемьй от трансфор- матора 2 тока, входом соединенный с выводами для подключения входног О напряжения, а выходом через трансформатор 3. выпрямитель А и фильтр 5 - с выводами для подключения нагрузки и входом формирователя 6 управляющих импульсов, включающий 7 и отключающий 8 транзисторы, эмиттерами подключенные к общей шине, а коллекторами через диоды 9 и 10 - к крайним выводам управляющей обмотки 11 трансформатора 2 тока, средний вывод которой через резистор 12 и дополнительный транзистор 13 соединен с выходом первого вспомогательного ис- точника питания U(, причем управляющий вход отключающего транзистора 8 подключен к выходу формирователя 6 управляющих импульсов, времязадаю- щий конденсатор 14, один вывод кото- рог о через резистор 15 соединен с выходом первого вспомогательного источника питания U(, через диод 16 - с выходом BTOpoi o вспомогательного источника питания Uj, через первую диодно-резисторную цепь 17, 18 - с коллектором отключающего транзистора 8, а другой вывод подключен к баз включающего транзистора 7, коллектором соединенного с базой дополнитель ного транзистора 13 через вторую диодно-резисторную цепь 19, 20. Перехо коллектор - эмиттер включающего транзистора 7 зашунтирован диодом 9 и обратным диодом 21, а его переход база эмиттер - диодом 22, В базовые цепи силовых транзисторов усилителя 1 мощности включены обмотки 23 и 24, а в их коллекторные цепи - обмотка 25 трансформатора 2 тока.

Стабилизирующий преобразователь работает следующим образом.

Формирователь 6 управляющих импульсов вырабатывает последовательность однополярных широтно-модулиро- ванных импульсов, переключающих транзистор В. Когда транзистор 8 открыт, его переход коллектор - эмиттер,включенный последоват ельно с диодами 10 и 21, шунтирует управляющую обмотку

11трансформатора 2 тока, что обуславливает закрытое состояние силовых транзисторов усилителя 1 мощности. При этом времязадающий конденсатор

14разряжен, ток в базовой цепи включающего транзистора 7 не протекает и транзистор 7, а также дополнительньй транзистор 13 закрыты.

При поступлении из формирователя 6 сигнала, запирающего транзистор 8, от первого вспомогательного источника питания и, через резистор 15 и конденсатор 14 поступает ток в базу включающего транзистора 7, который открывается и посредством цепи из диода 19 и резистора 20 открывает дополнительный транзистор 13. Через переходы коллектор - эмиттер транзисторов 7 и 13, диод 9 и резистор

12напряжение источника питания U,- прикладывается к правой полуобмотке управляющей обмотки 11 трансформатора 2 тока и трансформируется в его обмотки 23 и 24, включенные в базовые цепи силовых транзисторов усилителя 1 мощности. Время заряда конденсатора 1i от нуля до напряжения U,2 + L a (U,j - напряжение второго вспо- мо1-ательного источника питания, Ua - прямое напряжение диода 16) током источника питания U, через резистор

15с высокой точностью определяет длительность открытого состояния транзисторов 7 и 13, т.е. длительность включающего импульса. Обычно эта длительность находится в пределах 1 МКС, что достаточно для начала процесса регенеративного включения силовых транзисторов за счет положительной обратной связи между их базовыми и коллекторными цепями, создаваемой обмотками 23 - 25 трансформатора 2 тока. Силовые транзисторы насыщаются и энергия с выхода усилителя 1 мощности через трансфоратор 3, выпрямитель 4 и фильтр 5 оступает на нагрузку преобразоваеля напряжения. При этом потери мощости в цепях управляющих транзистоов 7, 8 и 13 отсутствуют. Вспомогаельный источник питания U может ыть вьтолнен в виде параметрического стабилизатора напряжения, например стабилитрона, подключенного через балластный резистор к вспомогательному источнику питания U, .

При поступлении из формирователя 6 сигнала, отпиракяцего транзистор 8, управляющая обмотка 11 трансформатора 2 тока оказывается зашунтирован- ной посл.едовательно включенными пе- реходом коллектор - эмиттер транзистора 8 и диодами 10 и 21, напряжение на обмотках 23 и 24 трансформатора тока падает и начинается процесс выключения силовых транзисторов усилителя мощности. Время выключения силовых транзисторов определяет продолжительность времени протекания тока через транзистор 8, диоды 10 и 21 и обмотку 11 трансформатора тока. Одновременно времязадающий конденсатор 14 разряжается по цепи диод 17 - резистор 18 - переход коллектор - эмиттер транзистора 8 - диод 22. Далее цикл повторяется. Скважность вы- ходных импульсов усилителя 1 мощности обеспечивает поддержание выходног напряжения конвертора на заданном уровне.

Диоды 16 и 17 осуществляют развязку времязадающей цепи конденсатор 14 - резистор 15 от вспомогательного источника U2 и управляющей обмотки 11 трансформатора 2 тока. Диоды 9 и 19 исключают непосредственное воздействие напряжения управляющей обмотки 11 трансформатора тока на базовую цепь транзистора 13.

Изобретение повышает КПД однотакт ного стабилизирующего преобразователя за счет минимизации потерь в цепях управляющих транзисторов и упро

д 5 0 5

0

5

щает схему управления, так как необходим только один широтно-модули- рованный однополярный импульсный сигнал.

Формула изобретения

Однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзисторный усилитель мощности с токовым управлением и выходным трансформатором, выпрямителем и фильтром, выход которого подключен к формирователю управляющих импульсов, включающий и отключающий транзисторы, эмиттерами подключенные к общему выводу, а коллекторами через диоды - к крайним выводам управляющей обмотки трансформатора тока, отвод от средне точки которой через резистор и дополнительный транзистор соединен с выходом первого вспомогательного источника питания, причем управляющий вход отключающего транзистора подключен к выходу формирователя управляющих импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и упрощения, введены две последовательные диодно-резистив- ные цепи и времязадающий конденсатор, один вывод которого через резистор соединен с выходом первого вспомогательного источника питания, через разделительный диод - с выводом второго вспомогательного источника питания и через первую диодно-конден- саторную цепь - с коллектором отключающего транзистора, а другой вывод подключен к базе включающего транзистора, коллектором соединенного с базой дополнительного транзистора через вторую диодно-резистивную цепь..