Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1990 года по МПК H02M7/217 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано Ј качестве стабилизированного источ- &икг питания, например, в низковольтных силовых цепях питания ЭВМ,

Цель изобретения повышение КПД.

На фиг,1 приведена электрическая схема стабилизированного преобразова

В течение одного полупериода переменного входного напряжения управляющий транзистор 10 открыт отпирающим напряжением, снимаемым с обмотки 14, Через коллектор - эмиттер открытого транзистора 10 отпирающее напряжение с обмотки 16 и фильтра 20 открывает силовой транзистор 3. Выходной

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника питания. Цель изобретения - повышение КПД. Устройство состоит из трансформатора 1 с первичной и вторичными 2, 14, 16, 17, 15 обмотками, причем обмотка 2 выполнена со средней точкой, соединенной с одним из выходов устройства. К вторичным обмоткам через резисторы 12, 13 и выпрямители 18, 19 с фильтрами 20, 21 подключены соответствующим образом диоды 8, 9, силовые транзисторы 3, 4, и управляющие транзисторы 10, 11, образуя двухполупериодную схему выпрямления входного напряжения. Между выходными выводами устройства включена схема сравнения 6, выход усилителя которой соединен с базой регулирующего транзистора 7, включенного между средней точкой обмотки 2 и анодами диодов 8, 9. Эмиттеры транзисторов 3, 4 через выходной фильтр 5 соединены с выходом устройства и схемой сравнения 6. Дополнительно введенный конденсатор 22 включен между средней точкой обмотки 2 и коллектором транзистора 7. Введение конденсатора 22 (и указанное его включение в схему устройства) позволяет получить полное открытие силовых транзисторов при увеличении полуволны входного напряжения от нуля до выходного напряжения, а при уменьшении - от выходного напряжения до нуля, и четкое поддержание постоянного напряжения на входе фильтра 5 при входном напряжении, большем выходного. Это обеспечивает минимальные потери в силовой цепи. 5 ил.

Геля переменного напряжения в ПОСТОЯН-JQ фильтр 5 производит сглаживание вы- ное; на фиг.2 - осциллограмма напряжения (переход эмиттер - коллектор)

15

20

25

зк одного из силовых транзисторов| на

фиг.З - осциллограмма на входе сглаживающего фильтра; на фиг„4 - осциллограмма напряжения U3)одного из |силовых транзисторов; на Фиг,5 - ос циллограмма на входе сглаживающего фильтра без дополнительно введенного конденсатора (все осциллограммы Приведены в режиме стабилизации выходного напряжения).

Стабилизированный преобразователь (переменного напряжения в постоянное содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой,подключенной к питающей сети, и пятью вторичными обмотками. Сило- |вая вторичная обмотка 2 выполнена со средней точкой и подключена к кол- лекторам силовых транзисторов 3 и 4, JQ эмиттеры которых соединены через выходной фильтр 5 с выходом устройства и схемой 6 сравнения, включающей датчик выходного напряжения с усилителем (не показаны), выход которого ч, соединен с базой регулирующего транзистора 7S эмиттер которого соединен со средней точкой обмотки 2 и выходом устройства, а коллектор - с анодами диодов 8 и 9, катоды которых подключено ны к базам управляющих транзисторов 10 и 11 и первым выводам резисторов 12 и 13 соответственно, вторые выводы которых соединены с первыми выводами вторичных обмоток 14 и 15,

Вторичные обмотки 16 и 17 через двухполупериодные выпрямители 18 и 19 и фильтры 20 и 21 соединены первыми выводами с коллекторами силовых транзисторов 3 и 4, а вторыми выводами - с коллекторами управляющих транзисторов 10 и 11 и вторыми.выводами вторичных обмоток 14 и 15 соответственно. Конденсатор 22 первым выводом соединен с коллектором регулирующего транзистора 79 а вторым - со средней точкой вторичной обмотки 20

Преобразователь работает следующим образом.

45

50

55

прямленного напряжения. С выхода дат чика выходного напряжения с усилителем на базу регулирующего транзистор 7 поступает сигнал обратной связи, пропорциональный разности выходногб и опорного напряжений.

В зависимости от величины этого сигнала меняются ток через транзисто 7, протекающий через открытый в данный полупериод входногр напряжения диод 8, резистор 12 и обмотки 14, 16 и 2, и напряжение на конденса торе 22,- Величина емкости этого конденсатора определяется базовым током управляющих транзисторов 10 и 11 так, что при разряде (заряде) конден сатора 22 этим током в течение по крайней мере одного периода входного напряжения напряжение на нем существенно не изменяется. При нарастании входного напряжения от нуля силовой транзистор 3 открывается и находится в насыщении сначала от напряжения на фильтре 20, которое через обмотку 14, резистор 12 и управляющи транзистор 10 прикладывается к базе силового транзистора 3, а затем отпирающим напряжением, снимаемым с обмотки 14,

При превышении напряжением на базе управляющего транзистора 10 напря жения на конденсаторе 22 открывается диод 8, подключая конденсатор 22 к базе управляющего транзистора 10, После этого напряжение на базе управ ляющего транзистора 10 остается постоянным несмотря на рост напряжения на обмотке 14, транзисторы 10 и 3 переходят в активный режим. Выходное напряжение повторяет напряжение на конденсаторе 22, так как транзисторы 3 и 10 включены по отношению к нагру ке по схеме эмиттерного повторителя.

Разность между выходным и входным напряжениями выделяется на силовом транзисторе 3 (фиг,2), При уменьшени напряжения на обмотках 2 и 14 и фильтре 20 до напряжения, меньшего напряжения на конденсаторе 22, закры

Q фильтр 5 производит сглаживание вы-

5

0

5

Q ч, о

45

50

55

прямленного напряжения. С выхода датчика выходного напряжения с усилителем на базу регулирующего транзистора 7 поступает сигнал обратной связи, пропорциональный разности выходногб и опорного напряжений.

В зависимости от величины этого сигнала меняются ток через транзистор 7, протекающий через открытый в данный полупериод входногр напряжения диод 8, резистор 12 и обмотки 14, 16 и 2, и напряжение на конденсаторе 22,- Величина емкости этого конденсатора определяется базовым током управляющих транзисторов 10 и 11 так, что при разряде (заряде) конденсатора 22 этим током в течение по крайней мере одного периода входного напряжения напряжение на нем существенно не изменяется. При нарастании входного напряжения от нуля силовой транзистор 3 открывается и находится в насыщении сначала от напряжения на фильтре 20, которое через обмотку 14, резистор 12 и управляющий транзистор 10 прикладывается к базе силового транзистора 3, а затем отпирающим напряжением, снимаемым с обмотки 14,

При превышении напряжением на базе управляющего транзистора 10 напряжения на конденсаторе 22 открывается диод 8, подключая конденсатор 22 к базе управляющего транзистора 10, После этого напряжение на базе управляющего транзистора 10 остается постоянным несмотря на рост напряжения на обмотке 14, транзисторы 10 и 3 переходят в активный режим. Выходное напряжение повторяет напряжение на конденсаторе 22, так как транзисторы 3 и 10 включены по отношению к нагрузке по схеме эмиттерного повторителя.

Разность между выходным и входным напряжениями выделяется на силовом транзисторе 3 (фиг,2), При уменьшении напряжения на обмотках 2 и 14 и фильтре 20 до напряжения, меньшего напряжения на конденсаторе 22, закрывается диод 8, резко возрастает ток базу управляющего транзистора 10 и транзисторы 10 и 2 переходят в режим насыщения. При этом потери в них минимальны. При переходе входного напряжения через нуль силовой транзистор 3 закрывается по база - эмиттер- ному переходу, а силовой транзистор 4 открывается за счет энергии, запасенной в фильтре 21. Далее процесс происходит аналогично.

Таким образом, введение конденсатора 22 позволяет уменьшить разогрев силовых транзисторов, повысить КПД и уменьшить потери в транзисторах 3 и 4 за счет устранения эффекта повышения напряжения U кэ силовых транзисторов 3 и 4 при уменьшении входного напряжения.

Как видно кз осциллограмм напряжения UK3транзистора 3, приведенных

Фиг. 2

nnrv

Фиг.З

на фиг.З и 4, это напряжение при икэ и эи в устройстве без конденсатора значительно больше, чем с конденсатором, Это приводит в данном устройстве к увеличению напряжения на входе сглаживающего фильтра 5 и выходе устройства и улучшению- его формы, как показано на фиг.З и 5.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное

по авт.св. № 1403299, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью повышения КПД, в него дополнительно введен конденсатор, один вывод которого соединен со средним выводом первой

вторичной обмотки, а второй его вывод соединен с коллектором пятого транзистора.

Фиг. 4

гт

Фаг. 5