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

О5

к

05

00 vj

Ит(1брете ше, относится к преобра- зоп а тельной тех1П1ке и может быть ис- пользовяно при разработке источников электропитания емкост гых накопителей При питании их от автономных источников (батарей, аккумуляторов).

Цель изобретения - повышение КПД за счет исключения тока потребления II отключенном состоянии автогенератора.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема преобразователя; фиг. 2 - диаграммы напряжения и то- Ка, потребляемого от источт-гика пита- 14ия; на фиг.З - схема цепи смеще11ИЯ .

преобразователь содержит автогенератор на клтачевом транзисторе 1, дросселе 2, имеющем входную обмотку 3 и выходную обмотку 4, резисторах 5 и 6 цепи смещения ключевого тран- :ристора и диоде 7 с обратным включе- йием, накопительный конденсатор 8, йагрузку 9, источник 10 опорного регулируемого тока, установленные на входе порогового узла 11, выполненного по схеме триггера Имитта на Двух транзисторах 12 и 13 разного типа проводимости. Эмиттер первого транзистора 12 соединен с входным выводом преобразоватепя, а коллектор - через первый резистор 14 с базой Второго транзистора 13, эмиттер которого соединен с общим выводом преобразователя. Между эмиттером перво- .го 12 и коллектором второго 13 транзисторов включен второй резистор 15, а между базой первого 12 и коллектором второго 13 транзисторов - четвер тый резистор 16. Коллектор второго транзистора 13 образует выход порогового узла, а база первого - его вхо который через третий резистор 17 подключен к выходному выводу преобразов Теля. Последовательно с резистором 1 включен светодиод 18,

Преобразователь работает следуюищ образом.

При подаче напряжения питания триггер Шмитта 11 находится в состоянии, при котором транзисторы 12 и 13 от- крыты. В этом состоянии через резистор 6 протекает начальный ток смещения транзистора 1. Благодаря наличию положительной обратной связи через ре зистор 5 происходит форсированное открывание транзистора 1. Напряжение источника питания прикладывается к

0

- .-

0

5

0

5

50

55

входной обмотке 3 дросселя 2, вызывая линейное увеличение тока в пей. Дроссель 2 накапливает энергию. Когда ток коллектора транзистора 1 достигает величины, вызываю1цей выход его в линейный режим, ЭДС самоиндукции меняет полярность, транзистор 1 лавинообразно закрывается и накопленная дросселем 2 энергия расходуется на заряд накопительного конденсатора 8. После того, как накопленная дросселем 2 энергия израсходована, начинается следующий пдкл генерации. Выходное напряжение при этом плавно возрастает (фиг.2, участок аЬ).

Рост напряжения продолжается до тех пор, пока ток третьего резистора 17 обратной связи не сравняется с током опорного источника 10. При этом транзистор 12 закрывается, закрьшая транзистор 13. Пепь начального смещения ключевого транзистора 1 обесточивается, генерация срывается и преобразователь переходит в режим холостого хода.

В режиме холостого хода транзисторы 1 , 12 и 13 преобразователя закрыты и ток от источника питания не потребляется. Накопительный корщен- сатор В стремится поддержать выходное напряжение на заданном уровне UJдд, но за счет саморазряда конденсатора 8 и утечки тока в нагрузку 9 и высокоомный резистор 17 напряжение начинает уменьшаться (фиг.2, участок be). При уменьшении выходного напряжения на некоторую величину uU триггер Цмитта 11 меняет состояние, транзисторы 12 и 13 открьшаются, автогенератор запускается и выходное напряже- : ние за короткое время восстанавливается до прежнего значения и.дд (фиг.2 участок dc). Далее преобразователь переходит в прерывистый режим работы со стабилизацией выходного напряже1ШЯ .

Величина ди- задается резистором 16, определяющим величину гистерезиса триггера Шмитта, она обратно пропорциональна его номиналу. Изменяя ве;ш- чину резистора 16, можно ограничить пульсацию выходного напряжения лU/ . десятыми долями процента. Величина выходного напряжения . задается током опорного источника 10, а его стабильность - стабильностью этого источника и резистора 17. Поэтому стабильность выходного напряжения

мало члвиси : от стабильности напряжения питания и стабильности параметров других элементов схемл.

Источник тока имеет вход управления, изменяя напряжениеJна котором, можно плавно изменять выходное стабилизированное напряжение преобразователя в процессе его работы. При фиксированном напряжении на входе управления регулировка выходного напряжения производится вручную с помощью переменного резистора, установленного в источнике тока.

32687

по-баяовый переход траизисто 1а 1 положительным потегтциалпм со стороны базы транзистора 1, Ключевой транзистор 1 закрывается, генерация срывается, и преобразователь переходит в режим холостого хода.

Преимущества преобразователя проявляются IIри использовании его для питания электронной лампы-вспып1ки, Поскольку энергия с.ветового импульса лампы-вспышки пропорциональна квадрату напряжения на накопительном конденсаторе 8, то требуется точная ус10

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника высокого напряжения для питания ehococT- ных накопителей. Цель изобретения - повьшение КПД за счет исключения тока потребления в отключенном состоянии автогенератора. Преобразователь содержит автогенератор на ключевом элементе 1, дроссель 2, конденсатор 8 и диод 7. Включение преобразователя в замкнутый контур автоматического регулирования, содержащий триггер Шмитта, выход которого соединен с цепью смещения ключевого элемента 1, источник 10 опорного регулируемого тока, подключенный к входу триггера Шмитта, и резистор отрицательной обратной связи 17, соединяющий выход преобразователя с входом триггера Шмитта, обеспечивает работу устройства в прерывистом режиме, чем достигается его экономичность. Зил. ij сл

Если отношение числа витков выход- тановка и хорошая стабилизация этоной обмотки 4 к числу витков входной обмотки 3 дросселя 2 меньше отношения выходного напряжения преобразователя к питающему напряжению

и.. , что как правило, имеет место сК

20

для малогабаритных высоковольтных преобразователей, питаюш11хся от автономного источника, то после достижения заданного выходного напряжения Ugjjij., срабатывания триггера Шмитта 25 11 и отключения резистора 6 цепи начального смещения ключевого транзистора 1 срыва генерахщи может не произойти ввиду обратного выброса напряжения на эмиттере транзистора 1, обусловленного наличием паразитного колебательного LC-контура, образованного индуктивностью дросселя 2, и суммой его межвитковой емкости, емкости коллектор-эмиттер транзистора 1, емкости обратно включенного диода 7 и паразитной емкости монтажа. Вследствие этого стабилизация выходного напряжения не обеспечивается и выходное напряжение увеличивается до тех пор, пока энергия, теряемая в обмотке и сердечнике дросселя 2, транзисторе. 1 и диоде 7, не будет равна энергии, запасаемой дросселем 2 при открытом состоянии ключевого транзистора 1 .

Для устранения указанного недостатка цепь смещения ключевого элемента 1 может быть выполнена согласно фиг.З, Введейие дополнительного резистора 19 и конденсатора 20 обеспечивает срыв генерации после отключения резистора 6 цепи смещения ключевого элемента 1. При этом.преобразователь не выключается сразу, а продолжает некоторое врего напряжения. Это осуществляется п стройкой резистора в источнике 10 тока. При подаче напряжения питания автогенератор запускается, напряжени на накопительном конденсаторе 8 нара тает, светоизлучающий диод 18 непрерывно светится. После достижения заданного напряжения автогенератор выключается, транзисторы 1, 12 и 13 преобразователя закрьшаются и ток потребления от источ}1Ика питания пол ностью отсутствует. Этим достигается высокая экономичность использования источника питания (батарей или акку,Q муляторов), количество вспышек от одного комплекта батарей увеличивается. Далее преобразователь работает в прерывистом режиме (периодическое кратковременное включение для подзарядки накопительного конденсатора

8), светоизлучающий диод 18 кратковременно загорается с интервалом в несколько секунд, что отражает готов ность изделия к работе. После разряд ки конденсатора 8 на лампу-вспьшку цикл заряда возобновляется.

40

45

50

мя работать за счет наличия паразит ноге колебательного LC-контура, После нескольких тактов колебаний конденсатор 20 заряжается через эмиттерФормула изобретения

Однотактный стабилизирующий преоб разователь постоянного напряжения, выполненный по схеме автогенератора с обратным включением диода, содержа щий ключевой транзистор, управляющий вывод которого подключен через ограничительный резистор к обмотке обратной связи и к выходу порогового узла, состоящего из двух транзисторо разного типа проводимости и четырех резисторов, причем эмиттер первого транзистора соединен с входным выводом преобразователя, а коллектор через первый резистор - с базой второг транзистора, 3NniTTep которого соедитановка и хорошая стабилизация это

го напряжения. Это осуществляется подстройкой резистора в источнике 10 тока. При подаче напряжения питания автогенератор запускается, напряжение на накопительном конденсаторе 8 нарастает, светоизлучающий диод 18 непрерывно светится. После достижения заданного напряжения автогенератор выключается, транзисторы 1, 12 и 13 преобразователя закрьшаются и ток потребления от источ}1Ика питания полностью отсутствует. Этим достигается высокая экономичность использования источника питания (батарей или аккумуляторов), количество вспышек от одного комплекта батарей увеличивается. Далее преобразователь работает в прерывистом режиме (периодическое кратковременное включение для подзарядки накопительного конденсатора

8), светоизлучающий диод 18 кратковременно загорается с интервалом в несколько секунд, что отражает готовность изделия к работе. После разрядки конденсатора 8 на лампу-вспьшку цикл заряда возобновляется.

55

0

Формула изобретения

Однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, выполненный по схеме автогенератора с обратным включением диода, содержащий ключевой транзистор, управляющий вывод которого подключен через ограничительный резистор к обмотке обратной связи и к выходу порогового узла, состоящего из двух транзисторов разного типа проводимости и четырех резисторов, причем эмиттер первого транзистора соединен с входным выводом преобразователя, а коллектор через первый резистор - с базой второго транзистора, 3NniTTep которого соеди потр

Фиг.2