Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M7/538 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении источников вторичного электропитания различных устройств радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение К1Щ, надежности и быстродействия преобразователя в широком диапазоне рабочих температур, нагрузок и вход- ньк напряжений.

На чертеже изображена электрическая принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения.

; Преобразователь содержит выходной Т5 ансформатор 1 с силовыми обмотками 2 3, обмотками 4, 5 положительной о 0ратной связи, вспомогательными об- мЬтками 6, 7 и обмоткой 8 отрицатель- н|эй обратной связи, силовые транзис- т|оры 9, 10, эмиттеры которых соединены между собой, а коллекторы - с си- л овыми обмотками 2, 3 выходного трансформатора 1; дополнительные транзисторы 11, 12, подсоединенные эмиттерами к базами силовых транзисторов 9, 10, коллекторами - через первые измерительные резисторы 13, 14 .- к обмоткам 4, 5, а базами - через компенсирующие диоды 15, 16 - к коллекторам силовых транзисторов; первые вспомо.гательные транзисторы 17, 18, подсоединенные коллекторами К базам дополнительных транзисторов, а эмиттерами - через вторые измери- тельные резисторы 19, 20 - к коллекторам дополнительных транзисторов; вторые вспомогательные транзисторы 21, 22, подсоединенные эмиттерами к

обмоткам положительной обратной свя

зи, коллекторами - к базам первых вспомогательных транзисторов и - че-i рез токоограничивающие резисторы 23, 24 - к эмиттерам силовых транзисторов, базами - к средним точкам резнетивных делителей 25, 26 верхние выводы которых соединены с эмиттерами первых вспомогательных транзисторов, а нижние - с катодами выключающих диодов 27, 28, аноды которых соединены с базами силовых транзисторов; коммутирующие транзисторы 29, 30, коллекторы которых соединены с катодами выключающих диодов, а эмиттеры - между собой; времязадающий дроссель 31, соединенный с обмоткой отрицатель ной обратной связи, и эта цепь соединена с базами коммутирующих транзисторов; дроссель 32 с первичными об

j 0 5 О

0

.

мотками 33 34, включенными в шины питания, к вторичной обмоткой 35, зашунтированной резистором 36 и подключенной через резисторы 37, 38 к входам коммутирующих транзисторов; накопительный конденсатор 39, включенный между эмиттерами силовых и коммутирующих транзисторов на выходе выпрямителя из диодов 40, 41; базовые диоды 42, 43 подключены анодами к эмиттерам силовых транзисторов, а катодами - к обмоткам положительной обратн ой связи; конденсаторы 44, 45 входного фильтра, пусковой резистор 46, коммутирующий конденсатор 47, а также диоды 48, 49, пропускающие инверсный ток силовых транзисторов. Выходное напряжение преобразователя снимается с обмотки 50 выходного трансформатора 1.

Устройство работает следующим образом.

При подаче, напряжения питания происходит запуск преобразователя через пусковой резистор 46. Коммутирующие транзисторы 29, 30 закрыты. Первые спомогательные транзисторы 17, 1В и дополнительные транзисторы 11, 12 открыты. Вследствие замыкания положительной обратной связи один из силовых транзисторов, например 9, открьшается., а силовой транзистор 10 запирается под действием напряжения на обмотке 5.

Входной ток открытого силового транзистора 9 стабилизируется базовой цепью (элементы 11, 13, 15, 17, 19, 21) на уровне, обеспечивающем его.ненасыщенное состояние.

К силовой обмотке 2 выходного трансформатора 1 прикладьшается напряжение питания. Одновременно через вспомогательную обмотку 6 и диод 40 заряжается накопительный конденсатор 39 и под действием напряжения на обмотке 8 через резисторы 37, 38 пе- ремагничивается времязадающий дроссель 31. Ток в его обмотке увеличивается и при определенной величина па, дение напряжения на резисторе 37 от- . крьшает коммутирующий транзистор 29. I

Сигналом с резистивного делителя 26 полностью открывается второй вспомогательный транзистор 21, прерывая ток в базу силового тразистора 9. Одновременно через диод 27 и коммутирующий транзистор 29 проходит вы

ключающий ток базы силового транзистора 9.

После запирания силового транзнст тора 9 напряжение на обмотках выходного трансформатора меняет знак, включается силовой транзистор 10 и процесс повторяется

Поставленная цель достигается тем что вспомогательные транзисторы 17, 21 с измерительными резисторами 13, 19 образуют цепь отрицательной обратной связи по коллекторному току вспомогательного транзистора 17.

При изменении питающего напряжения изменяется величина напряжения на обмотках 4, 5 силового трансформатора 1, что приводит к изменению тока в резисторе 23, но благодаря глубокой отрицательной обратной связи, с учетом того, что напряжение база - эмиттер транзистора 21 практически не меняется, суммарное падение напряжения на резисторах 13 и 19 также остается постоянным. При увеличении тока нагрузки увеличивается падение напряжения коллектор - эмиттер силового транзистора 9, что увеличивает ток коллектора дополнительного транзистора 11, Падение напряжения на резисторе 13 возрастает, а суммарное напряжение на резисторах 13, 19 остается .постоянным. При выборе величины резис 13 на предельную нагрузку силового транзистора 9 при минимальном коэф фициенте усиления по току и соотношении величин резисторов 13, 19, равных коэффициенту усиления транзистора 17, обеспечивается минимальная мощность потребления при всех остальных режимах, так как изменение напряжения питания не влечет за собой изменения режима работы токостабилизируювдх элементов (13, 17, 19, 21),

Одновременно в схеме обеспечивает- ся температурная стабилизация, так как с увеличением температуры коэффициент силовых транзисторов возрастает, а напряжение база - эмиттер вспомогательных транзисторов 21, 22 и, соответственно, токи баз силовых транзисторов уменьшаются, что является дополнительным положительным свойством данной схемы.

5

0

0

25

5 ,

.g

30

35

40

50

могательные транзисторы находят ся в течение рабочего полупериода в активном режиме, то есть выключение управляющих транзисторов происходит без задержки, а силовых транзисторов - с минимальным временем рассасьтания.

Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения, содержащий выходной трансформатор с обмотками положительной обратной связи, связанными через дополнительные транзиторы с цепями управления силовых транзисторов, коммутирующие транзисторы, входы которых соединены с цепочкой из последовательно включенных времязадающего дросселя и обмотки отрицательной обратной связи, а также вспомогательный выпрямитель, выход которого, за- шунтированный накопительным конденсатором, включен между эмиттерами коммутирующих и силовых транзисторов, соединенных с одним из входных вьшо- дов, дроссель, первичные обмотки которого включены последовательно с входными вьшодами, а вторичная обмотка подключена к входам коммутирующих транзисторов, отличающийся тем, что,с целью повышения КПД, надежности и быстродействия в широком диапазоне рабочих температур, нагрузок и входного напряжения, в цепь управления каждого силового транзистора введены первый и второй вспомогательные транзисторы, по крайней мере один компенсирующий диод, первый и второй измерительные резисторы, токоограничивающий резистор, выключающий диод и резистивный делитель, причем обмотка положительной обратной связи соединена своим вьшо- дом с эмиттером второго вспомогательного транзистора и через первый измерительный резистор - с коллектором , дополнительного транзистора, соединенным через второй измерительный резистор с эмиттером первого вспомогательного транзистора, коллектор которого соединен с базой дополнительного транзистора и.через по крайней мере один компенсирующий диод - с коллектором силового тран

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении источников вторичного электропитания устройств радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение КПД надежности и быстродействия в широком диапазоне рабочих температур, нагрузок и входного напряжения. Устройство содержит выходной трансформатор 1 с обг мотками положительной 4, 5 и отрицательной 8 обратной связи, силовые 9, 10 коммутирующие 29, 30 и дополнительные транзисторы 11, 12f времяза- дающий дроссель 31, вспомогательный выпрямитель 40, 41 и дроссель 32, включенный последовательно с входными вьшодами преобразователя. В управляющие цепи силовых транзисторов 9, 10 введены первые 17, 18 и вторые 21, 22 вспомогательные транзисторы, компенсирующие диоды 15, 16, первые 13, 14 и вторые 19, 20 измерительные резисторы. Токоограничивающие резисторы 23, 24 включены в коллекторные цепи вторых вспомогательных транзисторов 21, 22, базы которых подключены к средним точкам резистивных делителей 25, 26. Силовые транзисторы 9, 10 работают в граничном режиме без накопления зарядов в области базы, : что обеспечивает минимальное время их выключения. I ил. (Л Nf;; ГчЭ СП со

Повышение быстродействия преобразо-gg зистора, база первого вспомогатель- вателя обеспечивается тем, что силсг- ного транзистора соединена с коллек- вые транзисторы работают в граничном тором второго вспомогательного тран- режиме без накопления зарядов в об- зистора и через токоограничивающий ласти базы, а дополнительные и вспо- . резистор - с эмиттерами силовых транг

с1А27531.

jо

зисторов, а база силового и эмиттертель с эмиттером первого вспомогадополнительного транзисторов -через .тельного транзистора, а база второго

коммутирующий диод соединены с кол-вспомогательного транзистора соединелектором коммутирукяцего транзистора,на со средней точкой резистивного десоединенным через резистивный дели-лит,еля.