Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M3/335 

(Л

С

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания для питания радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, в частности требующей повышенного напряжения (порядка десятков или сотен вольт).Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем его стабилизации вплоть до режима холостого хода. Преобразователь содержит трансформатор 1 с первичной 2 и вторичной обмоткой, состоящей из М секций 3.1-З.М, М-разделительных диодов 6.1-6М, силовой транзистор 4, компаратор 8, емкостный накопитель 7 энергии, источник 5 управляющих импульсов и ключевой элемент 10. Введены первый 12 и второй 13 диоды, делитель напряжения 14. Выходное напряжение поддерживается неизменным при любом режиме разряда накопителя 7. 2 ил.

о о о

кэ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, в частности требующей повышенного напряжения (порядка десятков вольт и выше).

Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем его стабилизации вплоть до режима холостого хода.

На фиг.1 показана принципиальная электрическая схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг.2 - временные диаграммы напряжений,

Преобразователь постоянного напряжения, выполненный в виде однотактного обратноходового преобразователя (фиг,1), содержит трансформатор 1 с первичной 2 t- вторичной обмоткой в виде М секций 3.1- З.М, силсвой транзистор 4, источник 5 управляющих импульсов (например, мультивибратор), М разделительных диодов 6.1 - 6.М, емкостный накопитель 7 энергии, компаратор 8, источник 9 опорного напряжения, а также ключевой элемент 10. Трансформатор 1 снабжен дополнительной обмоткой 11, введены первый 12 и второй 13 диоды, а также измерительный делитель 14 напряжения. Ключевой элемент 10 может быть выполнен на основе какого-либо известного схемного решения. Он может содержать, например, p-n-р и п-р-п транзисторы 15м 16, включенные по схеме неинвертирующего усилительного .каскада. База-эмиттерные переходы транзисторов зашунтированы резисторами 17 и 18. Транзистор 15 зашунтирован ограничительным диодом 19 (например, лавинным диодом).

В ряде случаев для улучшения условий выключения транзистора 4 может использоваться известная RCD-корректирующая цепочка 20, включенная параллельно транзистору. Эта цепочка выполнена, например, в виде конденсатора 21 и резистора 22, включенных последовательно, причем резистор 22 зашунтирован диодом 23.

При этом первичная обмотка 2 трансформатора 1 подключена к входным выводам питания с напряжением i Еп через силовой транзистор 4. К его управляющему переходу подключен источник 5 управляющих импульсов. Секции 3.1-З.М вторичной обмотки трансформатора соединены через разделительные диоды 6.1-6.М последовательно-согласно и подключены к выходным выводам, к которым подсоединен емкостный накопитель 7. Один вход компаратора 8 подключен к источнику 9 опорного напряжения. К выходным выводам подключен делитель 14 напряжения, средняя точка

которого подключена к второму входу компаратора 8, выход которого подключен к входу ключевого элемента 10, например, к базе транзистора 16. Ключевой элемент 10

совместно с первым диодом 12 и дополнительной обмоткой 11 трансформатора 1 образует подключенную к выходным выводам последовательную цепь. В ней обмотка 11 и диод 12 включены согласно с секциями 3.10 З.М вторичной обмотки и с разделительными диодами 6,1-б.М. Второй диод 13 шунтирует силовой транзистор в обратном направлении.

Преобразователь работает следующим

5 образом.

При поступлении очередного управляющего импульса ES от выхода источника 5 на базу транзистора 4 он насыщается и через него и обмотку 2 трансформатора 1 начинз0 ет протекать ток 12, имеющий пилообразную форму (фиг.2 а, б). Диоды 6.1-6.М и 12 при этом заперты, поскольку секции 3.1-3.М вторичной обмотки и обмотки 11 трансформатора 1 включены встречно относительно

5 обмотки 2. В момент TS окончания импульса ES транзистор 4 запирается, в индуктивности обмотки 2 возникает ЭДС самоиндукции обратного знака, под действием которой отпираются диоды 6.1-6.М. Энергия, накоп0 ленная в индуктивности обмотки 2, при этом передается через упомянутые диоды и секции 3,1-З.М вторичной обмотки в накопитель 7. Через него в это время протекает импульс зарядного тока I (фиг.2 в), выход5 ное напряжение Е на накопителе при этом возрастает (фиг.2 г). Как только это напряжение достигнет заданного номинала напряжение на выходе делителя 14 и на неинвертирующем входе компаратора 8

0 становится равным опорному напряжению источника 9 на инвертирующем входе. В результате на выходе компаратора 8 появляется положительный импульс Ее, который поступает на базу n-p-п транзистора 16 и

5 отпирает его, при этом насыщается р-п-р транзистор 15 (фиг 2 г). Накопитель 7, заряженный до напряжения Е S , через насыщенный транзистор 1Ь и диод 12 подключается к обмотке 11 трансформатора 1.

0 При этом напряжения на анодах диодов 6.1-6.М становятся отрицательными и они запираются, протекание тока I заряда при этом прекращается (фиг., г). Накопитель 7 разряжается токо м 1ц в течение

5 времени Те существования импульса Ез через транзистор 15 в ключевом элементе 10 и через обмотку 11 (фиг.2д). Диод i3 при этом отпирается. Напряжение Е4 на коллекторе силового транзистора 4 имеет форму, показанную на фиг.2е. Ограничительный

диод 19 (например, лавинного типа) обеспечивает защиту транзистора 15 от перенапряжений в момент Те запирания при ненулевом значении тока ц (перенапряжения возникают в индуктивности обмотки 11). Избыточная энергия из накопителя 7 передается в шины питания ±ЕП через обмотку 2 и диод 13.

Выходное напряжение . таким образом, поддерживается неизменным при лю- бом режиме разряда накопителя 7. Так, при его полном разряде в интервалах между импульсами Es длительность Те импульсов Ее и ц будет минимальной, еслиТ5 сопас, При холостом ходе длительность указанных им- пульсов будет соответственно максимальной.

Формула изобретений Преобразователь постоянного напря- женил, выполненный в виде одноактного обратноходового преобразователя, содержащий трансформатор, первичная сбмотка которого подключена к входным выводам через силовой транзистор, к управляющему переходу которого подключен источник управляющих импульсов, секции вторичной

.

обмоты трансформатора соединены чооез разделительные диоды погледовзтельно- СОГГРОНО 1 подключены к выходным выводам, к которым подсоединен емкостной накопитель, компаратор, един вход которого подключен к источнику опорного напряжения, и коючевой элемент, о т л и ч а- ю щ v А с я тем, что, с целью повышения «зчествз выхсд:-;ого напряжения путем его стабилизации ег./:оть до режима холостого хода, введены дополнительней сОмоткз трансформаторе первый и второе диоды и измерительный дэлитель напряжения, при этом к ВУХОДНЫМ выводам подключен измерительный делмгель напряжения, средняя точка которого подключена к доугому входу компоратора, выход которое подключен к входу ключевого элемента, который ссвме- стно с первым диодом и дополнительной оЬмоткой трансформатора образует подключенную к выхо/ .ш- м выводам последовательную цепь, о которой дополнительная обмотка и первый диод включены согласно с секциями вторичной обмотки и разделительными диодами, а второй диод шунтирует силовой транзистор в обратном направлении.