Однотактный обратноходовой преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1992 года по МПК H02M3/335 

. i

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимущественно в источниках питания радиоэлектронной аппаратуры общего применения, в частности, блоков ЭВМ.

Известно устройство для заряда накопительного конденсатора, которое имеет в своем составе однотактный обратноходовой преобразователь постоянного напряже- ния. Он содержит силовой и вспомргательный транзисторы, трансформатор, блок управления, силовой и защитный диоды, а также резистор.

Недостаток этого преобразователя состоит в том, что процесс рассасывания неосновных носителей заряда е базе силового транзистора при его выключении протекает замедленно, поскольку он не сопровождается подачей обратного тока в базу. Как следствие снижается быстродействие преобразователя.

Известен однотактный обратноходовой преобразователь постоянного напряжения в постоянное. Он содержит силовой транзистор, два трансформатора, два силовых об- рзтноходовых диода, разделительный диод и конденсатор.

Этот преобразователь имеет недостаток, аналогичный приведенному выше.

Устройство-прототип содержит силовой транзистор, эмиттер которого соединен с общим выводом, база-эмиттерный переход - с выходом блока управления, а коллек- юр через первичную обмотку трансформатора соединен с первым вход- нь.м выводом. При этом первый вывод вторичной обмотки трансформатора через силовой обратноходовой диод подключен к первому выходному выводу, а второй выходной вывод соединен с общим выводом. Имеется защитный диод, зашунтированный резистором, причем анод диода соединен с общим выводом. Имеется также дополнительный транзистор, эмиттер которого соединен с общим выводом, а коллектор - с базой силового транзистора. База дополнительного транзистора соединена непосредственно с катодом защитного диода и через конденсатор - с анодом силового диода.

Недостатками этого преобразователя явлчются ограниченное быстродействие и усложненность конструкции.

Цель изобретение-увеличение быстродействия при одновременном упрощении конструкции.

Сущность изобретения состоит в том, что предлагаемый однотактный обратноходовой преобразователь постоянного напряжения в постоянное аналогично прототипу содержит силовой транзистор, эмиттер которого соединен с общим выводом, база- эмиттерный переход - с выходом блока управления, а коллектор через первичную обмотку трансформатора - с первым входным выводом. При этом первый вывод вторичной обмотки трансформатора через силовой обратноходовой диод подключен к первому выходному выводу, а второй выходной вывод соединен с общим выводом. Имеется защитный диод, эащунтировзнный резистором, причем анод диода соединен с общим выводом. В отличие от прототипа второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с базой силового транзистора и с катодом защитного диода.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграмы напряжений и токов.

Предлагаемый однотактный обратноходовой преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1) содержит силовой транзистор 1, трансформатор 2 с первичной 3 и вторичной 4 обмотками, блок 5 управления, силовой обратноходовой диод 6, защитный диод 7, резистор 8, а также первый входной вывод 9, общий вывод 10 и первый выходной вывод 11. При этом аналогично прототипу эмиттер силового транзистора 1 соединен с

общим выводом 10, база-эмиттерный переход - с выходом блока 5 управления, а коллектор через первичную обмотку 3 трансформатора 2-е первым входным выводом 9. Первый вывод вторичной обмотки

4 трансформатора 2 через силовой обратно- ходовой диод 6 подключен к первому выходному выводу 11, а второй выходной вывод соединен с общим выводом 10. Анод защитного диода 7, заактированного резистором 8, соединен с общим выводом 10.

В отличие от прототипа второй вывод вторичной обмотки 4 трансформатора 2 соединен с базой силового транзистора 1 и с катодом защитного диода 7.

Блок 5 управления может быть выполнен на основе какого-либо известного схемного решения. Этот блок может содержать, например, усилитель 12 сигнала ошибки, источник 13 опорного напряжения, формирователь 14 импульсов с регулируемой длительностью (т.е. с широтно-импульсной модуляцией - ШИМ) и параллельную RC-це- почку 15.

Между выходным 11 и общим 10 выводами присоединены параллельно включенные конденсатор 16 фильтра, делитель 17 напряжения и нагрузка 18.

Преобразователь работает следующим образом.

При поступлении в момент Ti очередного отпирающего импульса тока li от выхода блока 5 в базу транзистора 1 он насыщается, и через него и обмотку 3 трансформатора 2 начинается протекание тока з пилообраз- ной формы (фиг. 2 а,б), Диоды 6, 7 при этом заперты, напряжение Ет на коллекторе транзистора 1 мало (фиг. 2 в). В момент Т2 окончания импульса тока h начинается процесс выключения транзистора 1; ток з при этом спадает до нуля, а напряжение EI на коллекторе транзистора 1 возрастает (фиг. 2 а,б,в). При этом под действием ЭДС самоиндукции, наведенной в обмотке 4, лроис- ходит отпирание диодов б, 7, Энергия, накопленная в индуктивности обмотки 3 в интервале времени (Ti, 12), током 1е передается в конденсатор 16 фильтра и в нагрузку 18 (фиг. 2 г). Напряжение En на выходном выводе 11 имеет вид, показанный на фиг 2 д. Ток б протекает по цепи: обмотка 4 - диод б - конденсатор 16 - база-эмиттерный переход транзистора 1. При этом через послед ний в интервале времени Та протекает импульс обр обратного тока, что, в отличие от прототипа, способствует увеличению скорости рассасывания неосновных носителей заряда в базе (фиг. 2 а). Диод 7 при этом ограничивает величину обратного напряжения на базе транзистора.

Стабилизация выходного напряжения En аналогично прототипу достигается следующим образом. Часть напряжения Ец от выхода делителя 12 сравнивается с опорным напряжением источника 13 Получен- ное на выходе усилителя 12 напряжение ошибки поступает на управляющий вход формирователя 14 импульсов с регулируемой длительностью. Если напряжение En начнет возрастать относительно заданного

номинала, то длительность импульсов на выходе формирователя 14 становится меньшей. Как следствие длительность интервала (Ti, Та) проводимости транзистора 1 будет уменьшаться до тех пор, пока напряжение Ец не станет вновь равным заданному номиналу.

В результате увеличения скорости рассасывания неосновных носителей заряда в базе силового транзистора 1 по сравнению с прототипом достигается повышение быстродействия преобразователя, Возможно таким образом повышение рабочей частоты и соответственно уменьшение уровня пульсаций выходного напряжения. Упрощение конструкции по сравнению с прототипом обеспечивается путем исключения дополнительного транзистора и конденсатора.

Формула изобретения Однотактный обратноходовой преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий силовой транзистор, эмиттер которого соединен с общим выводом, база-эмиттерный переход - с выходом блока управления, а коллектор через первичную обмотку трансформатора-с первым входным выводом, при этом первый вывод вторичной обмотки трансформатора через силовой обратноходовой диод подключен к первому выходному выводу, а второй входной вывод соединен с общим выводом, за- щитный диод, зашунтированный резистором, анод которого соединен с общим выводом,отличающийся тем,что, с целью увеличения быстродействия при одновременном упрощении конструкции, второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с базой силового транзистора и катодом защитного диода.

fit/e. 2

Использование: в источниках питания радиоэлектронной аппаратуры общего применения, в частности для блоков ЭВМ. Сущность изобретения: преобразователь содержит силовой транзистор 1, трансформатор 2, блок управления 15, силовой 6 и защитный 7 диоды, а также резистор 8. В устройстве обеспечена подача тока обратного направления в базу силового транзистора 1 при его выключении, что повышает быстродействие. Одновременно обеспечивается упрощение конструкции. 2 ил.