Стабилизированный преобразователь Советский патент 1992 года по МПК H02M3/335 

GJ О

Ji О

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий однотактный импульсный прербразователь с транзисторным ключом, вход которого зашунтирован дополнительным транзистором, задающий генератор с трансформатором, вспомогательная обмотка которого первым выводом соединена q дополнительным транзистором, усилитель постоянного тока, соединенный с широтно-импульсным модулятором, выход которого соединен с входом дополнительного транзистора и ограничительным резистором, подключенным к вспомогательной обмотке и к базе транзисторного ключа.

Недостатком известного стабилизатора является наличие потерь из-за отсутствия синхронизма процессов в выходном трансформаторе с процессами во входной цепи, приводящее к снижению КПД и надежности устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзисторный ключ, эмиттер которого соединен с первым входным выводом, а коллектор - с первым выводом первичной обмотки выходного трансформатора, второй вывод которой соединен с вторым входным выводом, вторичная обмотка выходного трансформатора через выпрямитель соединена с выходными выводами, которые соединены также с входом усилителя напряжения рассогласования, причем выходы усилителя напряжения рассогласования и генератора пилообразного напряжения соединены с входом широтно-импульсного модулятора, выход которого подключен к управляющему входу шунтирующего транзистора, задающий генератор, выход которого подключен к первой обмотке трансформатора возбуждения, вторая обмотка которого включейа между базой и эмиттером транзисторного ключа, первый вывод дополнительной обмотки трансформатора возбуждения соединен с коллектором шунтирующего транзистора, второй вывод подключен к первому выводу первой дополнительной обмотки выходного трансформатора, к эмиттеру шунтирующего транзистора и к одному из выходных выводов, при этом второй вывод первой дополнительной обмотки выходного трансформатора через: введенные последовательно соединенные диод и резистор подключен к коллектору Шунтирующего транзистора, а вторая дополнительная обмотка выходного Трансформатора подключена к управляющему входу генератора пилообразного напряжения.

Однако процесс запирания транзисторного ключа происходит пассивно, так как напряжение на его управляющем электроде в процессе запирания становится близким к нулю, но не меняет знак, что увеличивает время запирания и динамические потери.

Целью изобретения является повышение КПД путем уменьшения динамических потерь в транзисторном ключе.

На фиг. 1 приведена схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Стабилизированный преобразователь содержит транзисторный ключ 1, задающий генератор 2, работающий-на обмотку 3 трансформатора 4, обмотка 5 которого подсоединена к переходу эмиттер-база силового транзистора 1, зашунтированного конденсатором 6, причем эмиттер транзистора 1 подсоединен также к первому входному выводу и к одному из питающих выводов задающего генератора 2. Коллектор силового транзистора 1 подключен через токовую обмотку 7 трансформатора 4 управления и к одному выводу обмотки 8 выходного трансформатора 9, другой вывод которой подключен к второму входному выводу и к другому питающему выводу задающего генератора 2. Обмотка 10 выходного трансформатора 9 подключена через цепочку из последовательно соединенных диода 11 и резистора 12 к обмотке 13 трансформатора 4 управления, один из выводов которой подключен к первому выходному вьиюду преобразователя, а другой вывод - к первому выводу обмотки 14 выходного трансформатора 9 и через диод ife - к коллектору шунтирующего транзистора 16, подключенного также через диод 17 к второму выиоду обмотки 14 трансформатора 9. Выходы усилителя 18 рассогласования и генератора 19 пилообразного напряжения подключены к входам широтно-импульсного модулятора 20, выход которого соединен с переходом эмиттер-база шунтирующего транзистора 16. Генератор 19 пилообразного напряжения подключен к обмотке 21 выходного трансформатора 9. Обмотка 22 трансформатора 9 через выпрямитель 23 подключена к выходным выводам преобразователя.

Стабилизирующий преобразователь работает следующим образом.

При подаче входного напряжения включается задающий генератор 2, вырабатыва ющий короткие импульсы и работающий на

обмотку 3 трансформатора 4 управления. Открывается транзисторный ключ 1, управляющий переход которого подключен к обмотке 5 трансформатора 4 управления и подключает обмотку 8 трансформатора 9, включенную последовательно стоковой обмоткой 7 трансформатора 4 к источнику. На обмотке 10 трансформатора 9 наводится напряжение, которое прикладывается через проводящий диод 11 и резистор 12 к обмотке 13 трансформатора 4 управления. Полярность напряжения на обмотке 5 указанного трансформатора такова, что транзистор 1 будет оставаться в открытом состоянии, несмотря на to, что короткий импульс с задающего генератора уже снят. Токовая обмотка 7 трансформатора 4 включена таким образом, что образуется положительная обратная связь, уменьшающая ток управления обмотки 10 трансформатора 9. Транзисторный ключ 1 будет находиться в насыщенном состоянии и в выходном трансформаторе 9 начинает накапливаться энергия. Когда ток транзистора 1 достигает величины, при которой он выходит в линейный режим, то последний начинает закрываться. Полярность напряжений обмоток трансформаторов 9 и 4 изменяется на противоположную, диод 11 переходит в непроводящее состояние, так как напряжение на обмотке 10 трансформатору 9 больше по абсолютной величине напряжения обмотки 13 трансформатора 4. Напряжение обмотки 5 трансформатора 4 закрывает транзисто ный ключ 1. Энергия, накопленная в трансформаторе 9, через обмотку 22 и выпрямитель 23 передается на выход преобразователя.

Стабилизацию выходного напряжения осуществляют следующим образом.

Следующий короткий импульс с задающего генератора 2 открывает ключ 1, который подключает обмотку 8 трансформатор 9 к источнику. Напряжение, появившееся на выходе преобразователя в предыдущий такт, подается на усилитель 18 рассогласования, а с выхода последнего - на один из входов широтно-импульсного модулятора 20, на второй вход которого подается напряжение с выхода генератора 19 пилообразного напряжения, подключенного к обмотке 21 трансформатора 9. На выходе широтноимпульсного модулятора 20 появляется напряжение, открывающее транзистор 16. Диод 17 переходит в проводящее состояние и подключает-таким образом обмотку 14 трансформатора 9 к обмотке 13 трансформатора 4, причем полярность напряжения на обмотке 13 трансформатора 4 становится противоположной бывшей, поэтому к базе

транзистора 1 прикладывается отрицательное напряжение относительно эмиттера, что вызывает форсированное запирание транзистора 1. Полярность напряжений, на

обмотках трансформатора 9 изменяется на противоположную, диоды 17 и 11 переходят в непроводящее состояние на промежуток времени отдачи энергии, накопленной в трансформаторе 9, на выход преобразователя. Для предотвращения самопроизвольного отпирания транзистора 1 энергией, накопленной в трансформаторе 4, служит диод 15, шунтирующий обмотку 13 трансформатора 4 через транзистор 16. Для предотвращения включения силового транзистора 1 от случайных импульсных помех служит конденсатор 6, величина емкости которого выбирается из условия наименьшего влияния на процессы переключения транзистора 1 в сочетании с достижением наибольшей устойчивости от воздействия случайных импульсных помех. В момент времени to (фиг. 2) задающий генератор 2 включает транзисторный инвертор, длительность открытого состояния (to-ti) которого определяется длительностью выходного напряжения широтно-импульсного модулятора Увых 20. При изменении нагрузки, например при увеличении тока нагрузки, напряжение на выходе усилителя рассогласования Uie (изображенного штриховой линией) уменьшается, поэтому длительность выходного напряжения Увых 20 широтно-импульсного модулятора

увеличивается и становится равной (), что вызывает увеличение энергии, накапливаемой в выходном трансформаторе, амплитуда пилообразного напряжения Uis увеличивается(обозначена штриховой линией), поэтому увеличивается время существования низкого потенциала на транзисторе 1 - UKI, а значит и увеличивается количество накапливаемой и отдаваемой энергии выходным трансформатором 9,

поэтому выходное напряжение поддег)живается на неизменном уровне.

Транзисторный ключ 16 находится в открытом состоянии на интервале (ti-t4) (для

случая напряжения на выходе генератора пилообразного напряжения, изображенного сплошной линией). При этом на интервале времен-и (ti-tz) открыт диод 17 и происходит форсированное запирание

транзисторного ключа 1 обратным напряжением обмотки 14 трансформатора 9.

На интервале времени (t2-t4) в проводящем состоянии находится диод 15, шунтирующий обмотку 13 трансформатора 4 и предотвращающий открывание транзисторного ключа 1 энергией, накопленной в трансформаторе 4.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе уменьшаются динамические потери вследствие форсированного запирания транзисторного ключа при одновременном уменьшении статичес|сих потерь из-за пропорционально-токового регулирования отпирания указанного ключа при изменении нагрузки, что приводит к увеличению КПД.

Формула изобретение Стабилизированный преобразователь, содержащий транзисторный ключ, эмиттер которого соединен с первым входным выводом, второй входной вывод соединен с первым выводом первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка выходного трансформатора через выпрямитель соединена с выходными выводами, которые соединены также с входом усилителя рассогласования, причем выходы усилителя напряжения рассогласования и генератора пилообразного напряжения соединены с

входами широтно-импульсного модулятора, выход которого подключен к входу шунтирующего транзистора, задающий генератор коротких импульсов, выход которого подключен к первой обмотке трансформатора управления, вторая обмотка которого подключена между базой и эмиттером транзисторного ключа, а третья обмотка соединена через цепочку из последовательно соединенных диода и резистора с третьей обмоткой выходного трансформатора, причем одна из точек соединения указанных обмоток соединена с одним из входных выводов, четвертая обмотка выходного трансформатора подключена к управляющему входу генератора пилообразного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения динамических потерь в транзисторном ключе, в выходной трансформатор введена дополнительная обмотка, один из концов которой подключен к одному выводу первой обмотки трансформатора управления, а другой вывод подключен через введенный диод к коллектору шунтирующего транзистора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение КПД путем уменьшения динамических потерь в транзисторном ключе. Преобразователь содержит силовой транзисторный ключ 1, задающий генератор 2. управляющий трансформатор 4. выходной трансформатор 9 с дополнительной обмоткой 10. обмоткой 21 обратной связи и выходной обмоткой 22. , усилитель 18 рассогласования, генератор 19 пилообразного напряжения, широтно-им- пульсный модулятор 20. В схему введен диод 17. а в трансформатор 9 введена обмотка 14. Динамические потери в транзисторном ключе снижаются путем его форсированного запирания подачей на его базу через диод 17 отрицательного смещения от обмотки 14. 2 ил.•Ч^Ё