Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M3/337 

ч|

о

ю

NO

ю

Изобретение от носится к электротехнике, в частности к преобразователям напряжения из постоянного негдабилизи- рованного е постоянное стабипиэирсеэн- ное, и кложет быть использовано а малогабаритных преимущественно высоковольтных источниках вторичного электропитания

Цел., изобре enw - повышение КПД путем умен1- шенк-т динамических потерь в . переклю .с -цих транзисторах.

На ф. 1 представлена структурная схема устрой; -ва, на фиг 2 - эпюры, поясняющие en, работу; на фиг. 3 - примеры технической реализации распределителя импульсов, преобразователя напряжение - фаза, блока обратной связи, синхронируе- мого генератора (генератор Роэра).

Устройство состоит из усилителя 1 мощ ности на переключающих транзисторах 7 и 3, вход постоянного тока которого через дроссель 4 подключен к источнику питания, а выход переменного тока через трансформатор 5, выпрямитель 6 и фильтр 7 - к выходным клеммам. Дополнительные фанзисторы 8 и 9 включены параллельно основным переключающим транзисторам 2 и 3 усилите 1Я 1 мощности, а их входы подключены чере последовательно соединенные первь й синхронизируемый генератор 10, пеовыи распр«дели ель 11 импульсов и преобразователь 1 напряжение - фаза к выходу i3 обратной связи, а выход генератора 14 тактовых импульсов подключен ко вхо/пм основных переключающих транзисторо 2 и 3 через второй распределитель 15 импульсое и второй синхронизируемый генератор 16, связанный с. преобразователем 12 напряжение - фаза.

рэспределитель 11 (15) импульсов мо- жет быть выполнен, например, по схеме приведенной ма фиг. 3, и содержит триггер, на выходе ко горого установлены схема 1/118 и схема 19 умощнения.

Преобразователь 12 напряжение-фаза выполнен, например по схеме, приведенной на фиг. 4 Он состоит из компаратора 20 и подключенного к его выходу ждущего мультивибратора 21,

Блок 13 обратной связи (фиг.5) выполнен в виде дифференциального усилителя 22, к вхо- дам которого подключены источник 23 опорного напряжения и через делитель 24i, 24г выходное напряжение.

Синхронизируемый генератоо 10 (16) выполнен по схеме автогенератора Роэра (фиг. 6) на транзисторах 25 и 26 и трансформаторе 27. Синхронизация обеспечивается цепочками из диодов 28 и 29 и дополнительных транзисторов 30 и 31 Связь между вторым синхронируемым генератором 16 и преобразователем 12 напряжение - фаза осущес вА ется от дополнительного выхода (дополнительной обмотки 32) через конденсатор 33 и выпрямитель 34.

Стабилизированный преобразователь работает следующим образом.

генератчр 14 тактовых импульсов выдает нч распределитель 15 импульсов короткие импульсы которые поступают на синхронизирующие синхронизируемого генератора 16. Прямоугольное напря жение заданной чтстоты управляет переключающими транзисторами 2 и 3 усилителя 1 мощнты.

На трансформаторе 5 наводится прямоугольное напряжение типа меандр, которое из-за времени оассасывания неосновных носителей в базах транзисторов 2 м 3 может иметь паузу на нуле, по длительности равную граСс. Далее переменное напряжение с трансформатора 5 выпрямляется и фильтруется, поступая на выход и вход блока 13 обратной связи. Сигнал ошибки, выделенный этим блоком, поступает на вход преобразователя 12 напряжение - фаза причем одновременно поступает пилообразный сигнап с второго синхронируе- мого генератора 16. Такой сигнал формируется посредством обычной RC-це- пи и выпрямителя (фиг. 6). При сравнении этих сигналов в компараторе 20 преобразо- вателч 12 напряжение -- фаза ча его выходе обра узтся ШИМ-сигнал, длительность которого пропорциональна сигналу ошибки, а точка отсчета интервала строго привязана к началу импульсов переключения синхронизируемого генератора 16, т.е. длительность или фаза у пропорциональна входному сигналу. Далее ШИМ-импульсы преобразуются в ждущем мультивибраторе 21 в импульсы, соответствующие импульсам генератора 14 тактовых импульсов. Эти импульсы через распределитель 11 импульсов поступают на гинхровходы синхронизируемого тенерато- рч 10, который вырабатывает прямоугольное напряжение типа меандр, сдвинутое по фазе на угол у по отношению к прямоугольному напряжению синхронизируемого генератора 16, Дополнительные транзисторы 8 и 9, подключенные параллельно переключающим транзисторам 2 и 3,поочередно открываются и закрываются на время, равное гюлупериоду управляющего напряжения, причем за счет сдвига фаз в управляющих напряжениях одновременно р прочодяшем гостоянии находятся два транзистора, например транзисторы 2 и 5 открыты в течение времени р и идет прсцесс накопления энергии в дросселе 4 затем закрывается транзистор 9 и открываэт- ся транзистор 8 и нзступает ,эп передачи энергии источника питания и дросселя 4 в нагружу, далее закрывается флнзистор 2 и открывается транзистг 3 и повторяется чтап накопления энергии : дроссел 4 По еле этого закрывается транзит орГ и откиы ваетС транзистор 9 и на , . чтам перелои энергии я нагрузг Га им сГ.ра- зом, одновременно работаю) грднзи, торы в следующей псс/ дпзатет , и -У; Г 8-3; 3-9 и т д При гиг шчнии выходного напряжения изменя- гг« селичин . р а следовательно, интррез1 ., злер- гии дросселя что и о6оспечид ег стабили з-шию выходного напряжения почр ыые f ралпельно транзис.п pbi -г.юпус,. -or OK, равный половине тока noi ррблсния, причем ток распределяется равномерно так как в любой момент времени происходит переключение только одного транзистора Р данном случае исключается яеоб одимость выравнивания токов в динамическим режиме. Введение дополните.м-ныч тргизмсто- ров позволяет упростить алгоритм управления транзисторами прг празой-игр- ля (используется самый простои ид сигнала меандр), «то позволяет оптимизировать базовую цепь транзисторов и достичь наиболее висико, ютных свойств при их переключении с распределителя 11 импульсов цос аточчо легко могут быть переданы в сокопо- тенциальные импульсные трансформаторы что обеспечивает качест венную i альваниче- скую развязку входнсч о и выходного напри жений. Учитывая, что рэнзисго; 1 2, 3, 8 и 9 работают при половинном токе, возможно применение менее мощных транзисторов.

Выполнение усилителя мощное п непринципиально и может быть люб ;м 2-так- тным со средней тонкой (как показано нг. фиг. 1), полумостовым или мостимым При этом к каждому переключающем/ стору усилителя мощности долхен быть подключен дополнительный 1рэнз1 с,тпр

Формула ийобрет ;ч.1я 1. Стабилизированный прообр зовз тель ПРСГОЯННОГО напряжения, содер.-- эшии усилитель мощности на П ,-ре люч;.ющих транзисторах, эмиттеры коюрих подсоединены к первому входному выводу, в коллекторы - к крайним вь еодг.м пер личной

обмогки вылодното трансформатора, средний выпод которой соединен через дроссель с вторым Р)ХОДНЫМ выводом, а вторичная обмотка соединена через выпрямитель и фи/n то с выходными выводами, подключен5 ч 1ми v входу блока обратной связи, генера- тгр тактовых импульсов, первый распределитель импульсов, отличаю- щ и с я тем, что, с целью повышения КПД, введ1-ны ггерйый и второй синхргнизируе0 мыа , второй распределитель импулисоо преобразователь наг ряжение - и дог опии1 ельные переклнзчающие транзистор,4 по числу транзисторов усили- гел . ..ти, силовые выводы которых

5 присоединены птраллельно си1 свым выво- да.и соответствующих переключающих тр.эн и-торов усилителя мощности, а входы управления подключены к выходам первого синхронизируемого генератора, входы син0 химизации которого соединены через первый распределитель импупьсов - выходом npt образователя напряжение - фаза, первый вход которого чодьтючен к выходу блока обратной связи, д второй вход - к

ri дополнительному выходу второго синхрони- зиг;„мпго reHt-paupa, подключенного выходами к в i. д а м управления переключающих транзисторов усилителя мощности, а входами синхронизации соеди0 ненниго через второй распределитель им- пупьсов L выходом генератора тактовых

HMnvilbCCB.

2.Преобр ззоватет, по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем,i то поеобразователь напряже5 ние - ({ «за выполнен в виде компаратора, первый вход которого присоединен к выходу блока обрат ой связи, второй вход присоединен через выпрямитель и конденсатор к дополнительному выходу второго синхро0 низиру мого i инерагорэ. а выход соединен чергз ждущий мультивибратор с выходом преобразователя нлпряжение - фаза.

3.Преобразователь по п. 1, о т л и ч э ю- щ и и с я тем, то синхронизируемый гене5 ратор выполнен пп схеме синхронизируемого автогенераторе.

4.Преобрчзсватепь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и i - те м. что распределитель импутьсов выпоим -н 1- аиде тр. каждый из выхоv) дог соединен г выт.дом распреде- те;ч имг уоьсор через соответствующий i v кий эт мент И. второй зход каждого . 3 xn.onstx подключен к входу распредели- Tf нмпу/.ьсов и входу триггера

5

V

Изобретение относится к огласи электротехники, е частности к стабилизированным преобразователям напряжения посто- янно С тока в постоянное на фяжение. и может быть использовано в малогабаритных высоковольтных источниках питания малой и средней мощности. Цель - повышение КПД. Дополнительные транзисторы 8, 9 подключены параллельно основным транзисторам 2, 3 усилителя мощности с дросселем 4 по цепи питания. Управление транзистсрами 8. 9 и 2, 3 осуществляется синхоонизирован. ми генераторами 10, 16, -,двиг фаз f Ржл; -вторыми, регулируется е зависимости о г выхсдного сигнала преобразователя 12 напряжение - фаза За счет этого обеспечивается режим пзрекрытия проводимости транзисторов и поочередное накопление и разряд дросселя 4 для стабилизации напряжения на ВЫХОДР устройства. 3 з.п. , 6 ил. со с

3f

Я:

J

«г

8/.

Т

t

Dt

in

Qin

n

/

«Л

zz

с/

Цъ

Ј

Ш1Ш

,O

Фиг 6