Однотактный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/337 

Епит

6

со

00 СП

to о

Изобретение относится к преобразовательной т ехнике и может быть ис пользовано при разработке источников электропитания,

Цель изобретеиня - повышение надежности

На чертеже показана принципиальная схема преобразователя.

Преобразователь содержит выходной трансформатор 1, первичная обработка 2 которого подключена последовательно с коллектор-эмиттерным переходом силового транзистора 3. Ко вторичной обмотке 4 трансформатора подключен выпрямитель с емкостным фильтром 5 с обратньм включением диода 6, Обмотка управления 7 выходного трансформатора через первьш ограничительньй резистор 8 подключена к управляющему переходу силового транзистора 3, к которому подключен коллектор-эмиттер- ный переход шунтирующего транзистора 9, база которого через резистор 10 подключена к RS-выходу триггера

11.S-вход триггера через резистор

12,шунтированный стабилитроном 13. ; соединен с общим вьшодом и через резистор 14 и конденсатор 15 - с коллектором силового транзистора 3, R- вход триггера соединен со входом синхронизации 16 и через второй огра- ничительньм резистор 17 с коллектором шунтирующего .транзистора 9 и базой силового транзистора 3,

Преобразователь работает следующим образом.

На вход 16 от внешнего источника импульсов подаются короткие импульсы, синхронизирующие работу преоб- разователя. Длительность этих импульсов равна 1-3 МКС.

В исходном состоянии транзистор 3 закрыт, триггер 11 установ- лен. в единичное состояние, т.е. на его выходе высокий уровень напряжения. Благодаря этому транзистор 9 открыт и его переход коллектор-эмиттер шунтирует базу силового транзистора 3, поддерживая его в закрытом состоянии, независимо от колебаний напряжения на обмотке обратной связи 7. При поступлении синхроимпульса на вход 16, по переднему его фронту триггер 11 устанавливается в нулевое состояние, транзистор 9 закрывается и перестает шунтировать базу транзистора 3.

г

0 5 0

0 5

. 0

с

0

Одновременно с STI-IM входной синхроимпульс через резистор 17 подается на базу транзистора 3. В результате транзистор 3 открьшается и первичная обмотка 2 трансформатора 1 оказьшает- ся подключенной к основному источнику питания через клеммы +Е и общий провод. На обмотке обратной связи 7 наводится ЭДС такой полярности, что она еще больше способствует отпиранию транзистора 3. В первичной обмотке 2 начинает нарастать ток, который протекает через переход коллектор-эмиттер транзистора 3.

После окончания действия синхроимпульса транзистор 3 остается .в открытом состоянии за счет ЭДС на обмотке обратной связи 7. При этом, ток базы транзистора 5 ограничивается резистором 8, ЭДС на обмотке 4 имеет такую полярность, что диод 6 закрыт. В трансформаторе 1 накапливается энергия. При достижении тока через обмотку 2 величины, соответствующей насьш;ению магнитопровода трансформатора 1, происходит сначала уменьшение ЭДС на обмотке 7, а затем и изменение ее полярности. Происходит запирание транзистора 3, на его коллекторе возрастает напряжение. Это напряжение через конденсатор 15 и резистор 14 подается на S-вход триггера 11, которьй переключается в единичное состояние, что приводит к отпиранию транзистора 9 и шунтированию базы транзистора 3. При-этом, на начале обмотки 4 создается минус, а -на ее конце плюс, диод 6 открьшается и ток течет через нагрузку. Одновременно происходит заряд конденсатора 5. Накопленная в трансформаторе 1 энергия передается в нагрузку. Ток в катушке 4 постепенно уменьшается .

Когда ЭДС. обмотки 4 становится меньше напряжения на конденсаторе 5, диод 6 закрывается, и в трансформаторе 2 возникают высокочастотные колет бания обусловленные индуктивностями его обмоток и емкостями закрытых диода 6 и транзистора 3. Однако преобразователь напряжения не может перейти в автогенераторный реж11м на высоких частотах, так как база транзистора 3 шунтируются открытым транзистором 9, остается закрытым. При этом, преобразователь напряжения находится в режиме ожидания.

Преобразователь может работать в режиме, когда синхроимпульсы на вход 16 поступают.раньше, чем заканчивается передача энергии из транс- форматора 1 через обмотку 4 и диод 6 в нагрузку,

В этом случае все процессы в преобразователе протекают как и в первом режиме, только транзистор 3 отк- рывается когда ток еще течет в нагрузку. При этом, трансформатор 1 ока зьшается подключенным к источнику питания +Е. На обмотке 4 создается ЭДС такой полярности, что на ее на- чале возникает плюс, а на конце минус и диод 6 запирается. Трансформатор 1 переключается в режим накопления энергии,

В этом режиме работы повышается частота преобразования и отдаваемая в нагрузку мощность, так как исключается время, когда ток еще течет в нагрузку через обмотку 4 и диод 6, н он уже имеет малу:о величину, а также исключается время ожидания синхроимпульса. -

При этом, так же преобразователь напряжения не переходит в режим высокочастотных автоколебаний. Так как первое же (послег выключения транзистора 3) повышение напряжения на коллекторе транзистора 3, приводит к пе pekлючeнию триггера 11 в единичное состояние, открыванию транзистора 9 и шунтированию базы транзистора 3.

Стабилитрон 13 ограничивает выбросы напряжения на S-входе триггера 11. Если S-вход используемого триггера не боится повышенных входных . напряжений на стабилитрон 13 может быть исключен из схемы или заменен диодом.

Резисторы 17 и 10 ограничивают входные токи транзисторов 3 и 9, . резисторы 14 и 12 образуют делитель напряжения.

При выборе триггера 11 с соответствующими характеристиками и определенном напряжении питания +Е ре- зисторы 14 и 10 могут иметь сопротивление равное нулю, а резистор 12 может быть исключен.

Отсутствие необходимости регулировки и Подстройки каких либо элементов для установки порога включения

tf

шунтирующего транзистора, уменьшает затраты на изготовление и наладку преобразователя напряжений, исключает возможность регулировки схемы в процессе эксплуатации, из-за влияния температуры окружающей среды, старения элементов и других факторов. Этот фактор, а так же то обстоятельство, что шунтирующий транзистор в преобразователе напряжений остается , в открытом состоянии, после выключения силового транзистора, независимо от колебаний напряжений в обмотках трансформатора исключает переход преобразователя в режим высокочастотного самовозбуждения, выход из строя дорогостоящего высоковольтного транзистора,.

Отсутствие в преобразователе трансформатора тока, повышает его технологичность и снижает стоимость.

Формула изобретения

-- Однотактный преобразователь постоянного напряжения, .содержащий силовой транзистор, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к выходному выпрямителю, причем обмотка управления трансформатора через первый ограничительный резистор подключена к управляющему переходу силового транзистора, к которому подключен коллектор эмиттерный переход шунтируЬщего транзистора, управляющим переходом подключенным к выходу узла управления, при этом к коллектору силового транзистора подключен один вьшод конденсатора, отличающийс тем, что , с целью повьшгения надежности, упомянутый узел управления выполнен в виде R-S-триггера, S-вход которог о соединен с вторым выводом упомянутого конденсатора, а R-вход - с входом синхронизации и через второ ограничительный резистор коллектором шунтирующего транзистора.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников электропитания. Цель изобретения - повышение надежности. Преобра-. зователь содержит выходной трансформатор 1, силовой транзистор 3. диод 6 обратного включения, шунтирующий транзистор 9. Вьшолненне блока управления в виде RS-триггера 11, подключение его S-входа через резистор 12 и стабилитрон 13 к общему вьшоду, а через резистор 14 и конденсатор 15 - к коллектору транзистора 3, и подключение R-входа триггера 11 ко входу синхронизации 16 и через огра- ничительньй резистор 17 - к коллектору транзистора 9 и базе транзистора 3 приводит к повьшению частоты преобразования. При этом трансформатор 1 переходит в режим накопления энергии, так как исключается время ожидания синхроимпульса и ток, протекающий в нагрузку по обмотке 4 и через диод 6, имеет малую величину. 1 ил. с $ (Л