Однотактный стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК H02M3/335 

коммутации коммутирующего транзистора с увеличением сопротивления нагрузки или в режиме холостого хода.

Цель изобретения - повышение КПД одиотактного стабилизированного преобразователя постоянного напряжения в условиях изменения сопротивления нагрузки от номинальных значений до режима холостого хода.

Поставленная цель достигается тем, что однотактный стабилизированный преобразователь постоянного напряжения (1), содержащий трансформатор, первичная обмотка которого включена в коллекторную цепь коммутирующего транзистора змиттер которого подключен через датчик тока к общей шине питания, выходная обмотка трансформатора через выпрямитель соединена с накопительным конденсатором, с выводами для подключения нагрузки и с выходам блока управления, первый выход которого соединен с базой первого регулирующего транзистора и через первый резистор подключенкзмиттеру коммутирующего транзистора, эмиттер первого регулирующего транзистора подключен к общей шине питания, а коллектор - к базе коммутирующего транзистора, через второй резистор и базовую обмотку трансформатора - к общей шине питания и резистор запуска с выходом ключевого, каскада, включенного последовательно с резистором запуска между базой коммутирующего транзистора и положительной шиной питания, К входу ключевого каска да через дополнительные резисторы подключен двухг1олупериодный выпрямитель, выполненный по мостовой схеме и соединенный с дополнительной обмоткой 1 нсформатора, в него введено устройство регулирования паузы между импульсами, уменьшающее частоту коммутации коммутирующего транзистора с увеличением сопротивления нагрузки или в режиме холостого хода, содержащее управляющий транзистор, транзисторный оптрон, конденсатор, ограничительный резистор, резистор утечки, дополнительный диод и усилитель рассогласования, вход которого присоедин,ен параллельно входу усилителя обратной связи блока управления, а выход подключен к светодиоду транзисторного оптрона, фототранзистор которого включен последовательно в цепь база-змиттерного перехода управляющего транзистора, шунтированного резистором утечки, коллектор которого присоединен к входу управления ключевого каскада, а змиттер подключен через дополнительный диод к крайнему выводу дополнительной обмотки трансформатора, при зтом точка соединения управляющего

транзистора и дополнительного диода соединена через конденсатор с первым входным выводом.

Предлагаемый однотактный ртабилизированный преобрёзователь постоянного напряжения отличается от известного тем, что в него введено устройство регулирования паузы между импульсами, уменьшающее частоту коммутации коммутирующего транзй0 стора с увеличением сопротивления нагрузки или в режиме холостого хода, со держащее управляющий транзистор, транзисторный оптрон, конденсатор, ограничительный резистор, резистор утечки, дополнительный диод и усилитель рассогласования, вход которого присоединен параллельно входуусилителя обратной связи блока управления, а выход подключен к светодиоду транзисторного оптрона, .фото0 транзистор которого включен последовательно в цепь база эмиттерного перехода управляющего транзистора, шунтированного рез.истсром утечки, коллектор которого присоединен к входу управления ключевого каскада, а эмиттер подключен через дополнительный диод к крайнему выводу дополнительной обмотки трансформатора, при зтом точка соединения управляющего транзистора и дополнительного диода соединена через конденсатор с первым входным выводом.

Это позволило уменьшить частоту коммутации коммутирующего транзистора с увеличением сопротивления нагрузки или в

5 режиме холостого хода путем увеличения длительности паузы, между импульйами, снизить величину среднего тока запуска коммутирующего транзистора и этим самым увеличить КПД устройства..

0 Указанные отличительные признаки предлагаемого устройства от прототипа и проводят к положительному зффекту.

На чертеже представлена принципиальная схема однотактного стабилизированного преобразователя постоянного напряжения.

Устройство содержит трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого включена в коллекторную цепь коммутирующего транзистора 3, эмиттер которого подключен через датчик 4 тока к общей шине литания, выходная обмотка 5 трансформатора через выпрямитель б соединена с накопительным конденсатором 7 с выводами для подключения нагрузки 8 и с входом блока 9 управлет ния, первый выход которого соедине.н с базой первого регулирующего транзистора 10 и через первый резистор 11 подключен к эмиттеру коммутирующего транзистора 3, -эмиттер первогр регулирующего транзистоpa соединен с общей шиной питания, а коллектор - с базой коммутирующего транзистора, через второй резистор 12 и базовую обмотку 13 трансформатора - с общей шиной питания и резистор 14 запуска - с выходом ключевого каскада 15, включенного: последовател1 но с резистором запуска между базой коммутирующего транзистора И положительной шиной питания. К входу ключевого каскада через дополнительные резисторы 1 б подключены двухполупериодный выпрямитель 17, выполненный пр мос товой схеме и соединенный с дополнительной обмоткой 18 трансформатора, управляющий транзистор 19, транзисторный оптрон 20, конденсатор 21, ограничительный резистор 22, резистор 23 утечки, дополнительный диод 24 и усилитель 25 рассогласования, вхдд которого присоединен параллельнд входу усилителя 26 обратной связи блока 9 управления, а выход подключен к светодиоду транзисторного оптрона, фототранзистор которого включен последовательно в цепь база-змиттерного перехода управляющего транзистора 19, шунтированного резистором 23 утечки, коллектор которого присоединен к входу управления ключевого каскада, а змиттер подключен через дополнительный диод к крайнему выводу дополнительной обмотки трансформатора, при этом точка соединения управляющего транзистора и дополнительного диода соединена через конденсатор с первым входным выводом.

Функционирование однотактного стабилизированного преобразователя постоянного напряжения.

При подключении источника электропитания к блокинг-генератору последний начинает генерировать импульсы. Период коммутации коммутирующего транзистора

3складывается из трех временных интервалов: т iH+tn+ Ьж. где Гн - время накопления энергии в трансформаторе 1; tn - время передачи энергии в нагрузку; Хож - время ожидания, когда коммутирующий транзистор 3 закрыт и вся накопленная трансформатором энергия передана в нагрузку. G началом формирования каждого импульса эмиттерный ток коммутирующего транзистора 3 создает нарастающее напряжение на датчике

4тока. При определенномНапряжении на датчике 4 тока открывается регулирующий транзистор 10, шунтирует базовую цепь коммути|зующего транзистора 3, которыйзапирается. Начинается передача накопленной энергии из трансформатора 1 через обмотку 5 и выпрямитель 6 в накопительный конденсатор 7 и нагрузку 8. С увеличением напряжения на накопительном конденсаторе 7 до номинального значения блок 9 управления, через первый выход воздействуя на первый управляющий транзистор 10, уменьшает его порог отпирания. Благодаря 5 этому транзистор 3 отпирается на меньшее время, сокращается интервал tH. С увеличением напряжения на нагрузке 8 сокращается время передачи энергии из трансформатора 1 вхакопительный конден0 сатор 7, т.е. сокращается интервал tn.

Ключевой каскад 15 совместно с резисторами 16, выпрямителем 1,7 и дополнительной обмоткой 18 трансформатора1 обеспечивает отсутствие тока через запу5 екающий резистор 14 в базовую цепь коммутирующего транзистора 3 и через резистор 12 в интервалах накопления энергий в трансформаторе и передачи ее в накопительный конденсатор. Ток через резистор

0 14 запуска протекает лишь в стадии запуска блокинг-генератора. С увеличением сопротивления нагрузки 8 или же при ее полном отключении интервалы Хн и tn существенно сокращаются и блокинг-генератор начинает

5 работать с большей частотой, что увеличивает потребление энергии цепями запуска и, как следствие.снижение КПД.

Однако с увеличением сопротивления нагрузки 8 и увеличением напряжения на

0 нем увеличивается ток с второго выхода блока 9 управления на светодиод оптрона 20, что приводит к отпиранию управляющего транзистора 19 и появлению интервала 1ож, т.е. при больших напряжениях на нагрузке 8 ключевой каскад запирается на большее время, увеличивая период следова ния генерируемых импульсов.

Конденсатор 21, служащий источником питания для регулирующего транзистора

0 19, заряжается через диод 24 в интервалах передачи энергии из трансформатора в накопительный конденсатор 7. Поэтому напряжение на конденсаторе 21 увеличивается пропорционально с увеличением напряжения на нагрузке и еще сильнее способствует увеличению интервала

1ож.

Введение в устройство второго регулирующего транзистора 19 со своими цепями 0 управления существенно увеличивает КПД преобразователя в режимах большого сопротивления нагрузки или холостого хода. Формула изобретения Однотактный стабилизированный преобразователь постоянного напряжения по авт. св. N21396219, отличающий с ятем, .что, с 4елью повышения КПД, введены управляющий транзистор, транзисторный оптр:н, конденсатор, ограничительный .резистор, резистор утечки, дополнительный

диод и усилитель рассогласования, вход которого присоединен параллельно входу усилителя обратной связи блока управления, а выход подключен к светодибду транзисторного оптрона, фототранзистор которого включен последовательно в цепь база-змйттерного перехода управляющего транзистора, шунтированного резистором утечки.

коллектор которого присоединен к входу управления ключевого каскада, а дмиттер подключен через дополнительный диод к крайнему выводу дополнительной обмотки Трансформатора, при зтом точка соединения управляющего транзистора и дополнительного диода соединена через конденсатор с первым входным .

Изобретение относится к электротехни^ ке и может быть использовано в источниках, -вторичного электропитания. Цель - повы-шение КПД. Устройство содержит однота^с- тный преобразователь постоянного напряжения с обратным включением выпрямительного диода 6. Частота переключения коммутирующего транзистора 3 задается током, протекающим ^ерез резистор 14 запуска, который выключается с помощью ключевого каскада 15. Для регулирования частоты переключения коммутирующего транзистора 3 при снижении тока нагрузки введена цепь управления ключевым каскадом 15с помощью усилителя 26 обратной связи, транзисторного оптрона 20 и управляющего транзистора 19, 1 ил.^Изобретение относится к электронике и может быть использовано как источник вторичного электропитания.Известны устройства, в основу которы^х положен принцип преобразования высокого питающего напряжения, обычно выпрямленного напряжения электрической сети ~ 220В, в одно или несколько низковольтных напряжений с помощью оДнотактного ripe-. образователя постоянного напряжения (блокинг-генератора).Для стабилизации выходных напряжений в устройствах по авт. св. ССС^^ ^ 1365288 и по заявке Японии №60-31187 ^ используется принцип изменения длительности импульсов, формируемых блокинг-ге- нератором при изменении сопротивления нагрузки, а в устройствах по заявкам Япо^ НИИ № 59-37668 и Мг 59-32992 - принцип изменения частоты переключения коммутирующего транзистора. Однако перечисленные устройства во всех режимах работынепрерывно потребляют энергию по цепи запуска коммутирующего транзистора блокинг-генератора.Из известных устройств наименьшим потреблением энергии по цепи запуска обладает однотактный стабилизированный преобразователь постоянного напряжения