Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1989 года по МПК H02M7/5387 

Фиг.1

L/

31529387

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения - повышение на- дежности путем упрощения схемы. На фиг.1 приведена функциональная

который формирует питающее напряжение и отключает блок 10 запуска, напряжение с обмотки 9 подается на выпрямитель И, который вырабатывает питающее напряжение для одновибра- тора 15 и предусилителя 1б. Одновременно с этим с обмотки 9 на вход од- новибратора 1б подается напряжение

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель - повышение надежности путем упрощения схемы. Преобразователь постоянного напряжения содержит полумостовой инвертор на транзисторах 1, 2 и конденсаторах 3, 4, трансформатор 5 которого имеет две дополнительные обмотки 8, 9, обеспечивающие питанием два независимых канала управления транзисторами 1, 2. В первом канале имеется генератор 12 и блок запуска 10, а во втором канале - одновибратор 15. При включении напряжения генератор 12 вырабатывает импульс управления транзистором 1. По окончании импульса управления генератора 12 транзистор 1 запирается и происходит смена полярности напряжения на обмотках трансформатора 5. Указанное изменение напряжения запускает одновибратор 15, который вырабатывает импульс управления транзистором 2, равный длительности импульса генератора 12. 3 ил.

схема преобразователя постоянного на- JQ высокого логического уровня. При этом

пряжения; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.З - пример конкретного выполнения предлагаемого устройства.

Преобразователь постоянного напряжения (фиг.1) содержит полумостовой инвертор и два гальванически развязанных канала управления. При этом полумостовой инвертор содержит транзисторы 1, 2, конденсаторы 3, и трансформатор 5 с первичной 6 и вторичной 7 обмотками и первой 8 и второй Э дополнительными обмотками. Первый канал управления содержит блок 10 запуска, первый выпрямитель 11, генератор 12, первый предусилитель 13. Второй канал управления содержит второй выпрямитель 14, одновибратор 15, второй предусилитель 1б.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения начинает работать блок 10 запуска, 1он формирует питающее напряжение, ко- JTopoe через первый выпрямитель 11 подается на входы питания генератора 12 и предусилителя 13. При этом так как ток через обмотку 6 трансформатора 5 не течет, напряжение на входе генератора 12 отсутствует. Схема генера- тора 12 построена таким образом, что при отсутствии на его входе высокого логического уровня он вырабатывает на выходе импульсы, форма которых представлена на фиг. 2а . Длительность импульсов равна Т/2, а пауза между ними намного меньше Т, однако при , этом она должна быть больше, чем время рассасывания транзистора 1. Таким образом, при подаче питающего напряжения на выходе генератора 12 сразу же или через некоторое время сформируется импульс длительностью Т/2, который усилится преусилителем 13 и откроет транзистор 1. По первичной обмотке 6 трансформатора 5 потечет ток, появится напряжение на дополнительных обмотках 8, 9. Напряжение с обмотки 8 подается на выпрямитель 11,

5

20

15

30

на выходе одновибратора 15 устанавливается напряжение нуль.

По окончании первого импульса на выходе генератора 12 .транзистор 1 закроется, перестанет течь ток через обмотку 6, пропадает положительное напряжение на обмотке 7. По спаду напряжения на входе одновибратора 15 на его выходе сформируется импульс длительностью Т/2, который через предусилитель 1б откроет транзистор 2, по обмотке 6 потечет ток в другом направлении . При этом с обмотки 8 высокий логический уровень попадает на вход генератора 12. Схема генератора 12 построена таким образом, что при наличии на его входе высокого логического уровня генератор блокируется и на его выходе поддерживается напряжение нуль. По окончании импульса, сформированного одновибрато- ром 15, транзистор 2 закроется, напряжение на обмотке 6 и на входе генератора 12 пропадает, и в этот момент на выходе генератора 12 сформируется фронт очередного импульса. Далее работа преобразователя повторяется циклически.

На фиг.2(б-е) приведены временные дг) диаграммь работы преобразователя. Напряжения в точках а, б, г, е показаны относительно эмиттера транзистора 1, а в точках в, д - относительно эмиттера транзистора 2.

На фиг.З представлен пример конкретного выполнения двухкратного преобразователя постоянного напряжения. При этом выпрямитель 14 выполнен на диодах 17, 18 и конденсаторе 19, одновибратор 2 - на интегральной микросхеме 20, резисторе 21, конденсаторе 22 и диоде 23, предусилитель 3 - на интегральной микросхеме 24 и резисторе 25, блок запуска 10 - на транзисторе 26, база которого подключена к входному выводу 27 через стабилитрон 28, и резисторах 29,30, выпрямитель 5 - на диодс1х 31, 32 и конденсаторе 33, генератор 6 - на интег35

45

50

55

высокого логического уровня. При этом

на выходе одновибратора 15 устанавливается напряжение нуль.

По окончании первого импульса на выходе генератора 12 .транзистор 1 закроется, перестанет течь ток через обмотку 6, пропадает положительное напряжение на обмотке 7. По спаду напряжения на входе одновибратора 15 на его выходе сформируется импульс длительностью Т/2, который через предусилитель 1б откроет транзистор 2, по обмотке 6 потечет ток в другом направлении . При этом с обмотки 8 высокий логический уровень попадает на вход генератора 12. Схема генератора 12 построена таким образом, что при наличии на его входе высокого логического уровня генератор блокируется и на его выходе поддерживается напряжение нуль. По окончании импульса, сформированного одновибрато- ром 15, транзистор 2 закроется, напряжение на обмотке 6 и на входе генератора 12 пропадает, и в этот момент на выходе генератора 12 сформируется фронт очередного импульса. Далее работа преобразователя повторяется циклически.

На фиг.2(б-е) приведены временные диаграммь работы преобразователя. Напряжения в точках а, б, г, е показаны относительно эмиттера транзистора 1, а в точках в, д - относительно эмиттера транзистора 2.

На фиг.З представлен пример конкретного выполнения двухкратного преобразователя постоянного напряжения. При этом выпрямитель 14 выполнен на диодах 17, 18 и конденсаторе 19, одновибратор 2 - на интегральной микросхеме 20, резисторе 21, конденсаторе 22 и диоде 23, предусилитель 3 - на интегральной микросхеме 24 и резисторе 25, блок запуска 10 - на транзисторе 26, база которого подключена к входному выводу 27 через стабилитрон 28, и резисторах 29,30, выпрямитель 5 - на диодс1х 31, 32 и конденсаторе 33, генератор 6 - на интег

ральной микросхеме З , резисторах 35, 36 и 37, предусилитель 7 - на интегральной микросхеме 38. Диоды 39, lO устраняют возможность попадания на входы микросхемы отрицательного напряжения. Цепь 21, 22 задает длительность выходного импульса одно вибратора, цепь Зб, 1 - длительност выходногЪ импульса генератора, цепь 32, 42 - длительность паузы на выход генератора, цепь 35, 3 определяет состояние, в которого окажется генератор при пропадании напряжения на его входе. Блок запуска выполнен в виде линейного параметрического стабилизатора, напряжение вырабатываемое выпрямителем 5, превышает выходное напряжение блока запуска, поэто. му, как только преобразователь начинает работать, транзистор 26 закрывается. Предусилители выполнены на аналоговых ключах 24, 38, резисторы 25 и kk задают базовый ток силовых транзисторов 1, 2, когда ключ находится в закрытом состоянии, его выход замыкается, что обеспечивает форсированное запирание силовых транзисторов 1,2.

Таким образом, с помощью разветвления схемы управления на два гальванически, развязанных канала удалось осуществить управление полумостовым инвертором, исключив управляющий трансформатор. Кроме того, схема построена таким образом, что каждый силовой транзистор открывается только, тогда, когда закрылся силовой транзистор другого плеча, т.е. с одной стороны, независимо от длительности времени рассасывания транзисторов 12 полностью исключается возможность возникновения сквозных токов, с другой стороны, в выходном напряжении преобразователя отсутствует пауза, которая повышает требования к выходным фильтрам преобразователя. Рабочая частота преобразователя практически не зависит от величины питающего напряжения, так как не зависят от питающего напряжения параметры одновибратора 15 и генератора 12. Преобразователь .не боится короткого замыкания и перегрузки по току на выходе, так как при этом колебания преобразователя срываются. При перегрузке срыв работы канала происходит по следующим причинам. При сильном уве- личении тока коллектора силового ,

293876

транзистора 1, 2 его базовый ток не может удержать транзистор в насыще.-, НИИ и транзистор переходит в активный режим. При этом уменьшается напряжение на первичной обмотке трансформатора 5 и, соответственно, на дополнительных обмотках. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению базоIQ вого тока силового транзистора, что влечет за собой дальнейшее уменьшение коллекторного тока и т.д. Процесс нарастает лавинообразно и приводит к закрыванию силового транзистора. Переход к закрытому состоянию протекает очень быстро и не представляет для самого транзистора никакой опасности.

Таким образом, предлагаемый двухтактный, преобразователь постоянного напряжения не содержит характерного для всех управляемых полумостовых инверторов управляющего трансформатора, снижающего габаритную мощность

25 и технологичность изготовления преобразователя и имеющего высокую стоимость, также в преобразователе полностью устранены сквозные токи, что позволяет получить высокий КПД, при

30 этом выходной сигнал преобразователя не имеет паузы на нуле, что снижает требования к выходным фильтрам преобразователя, а также не требуется принятия специальных мер для защиты преобразователя от перегрузок по току.

t5

20

35

0

5

0

5

Формула изобретения

Преобразователь постоянного, напряжения, содержащий полумостовой транзисторный инвертор, вход питания которого присоединен к входным выводам, трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к выходным выводам, а входы управления первого и второго транзисторов подключены к выходам соответственно первого и второго предуси.пителей, входы питания которых подсоединены к выходам соответственно первого и второго выпрямителей, первая и вторая дополнительные обмотки трансформатора, генератор с входом блокировки, одновибратор, блок запуска, отличающийся тем, тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения схемы, вход первого предусилителя подключен к выходу генератора, вход блокировки которого

подключен к одному из выводов первой дополнительной обмотки трансформатора, присоединенной к входу первого выпрямителя, выход которого подключен к выходу блока запуска и к входу питания генератора, при этом вход

и

т/2

а

1ПППППГ

в

и

и

ж

и

е

и,.1

f/2-фиг.2

1529387

второго предусилителя подсоединен к одному из выводов второй дополнительной обмотки, подключенной к входу второго выпрямителя, выход которого подсоединен к входу питания одновиб- ратора.

i-XA XAJ

JwxJ

m