Однотактный преобразователь с обратным включением выпрямительного диода Советский патент 1992 года по МПК H02M9/04 H03K3/53 

(Л

с

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания импульсной осветигельной аппаратуры Цель изобретения - повышение стабильности выходной мощности устойчивости и КПД устройства Однотактныи преобразователь с обратным включением выпрямительного диода содержит датчик ) тока, трансформатор 2, транзисторный ключ 3, компаратор 4. выпрямительный диод 5 резистор 6 смещения, выводы 7,8 источника питания, два резистора 9, 11 стабилитрон 10, накопительный конденсатор 12, дополнительный диод 13 2 з п ф-лы, 2 ил

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания импульсной осветительной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение стабильности выходной мощности, устойчивости и КПД устройства.

на фиг 1 представлена схема однотакт- ного преобразователя с обратным включением выпрямительного диода на фиг 2 - схема преобразователя с дополнительным диодом

Преобразователь содержит датчик 1 тока, трансформатор 2, транзисторный ключ 3, образующие с первичной оЬмоткой трансформатора 2 последовательную цепь, при этом коллектор транзисторного ключа 3 соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора, компаратор 4, первым входом соединенный с первым выводом вторичной обмотки трансформатора

2, а вторым - с первым выводом датчика 1 тока, выпрямительный диод 5, обратно включенный между вторым выводом вторичной обмотки трансформатора 2 и первой выходной клеммой, резистор 6 смещения, первым выводом подключенный к базе транзисторного ключа 3 и выводу компаратора 4, последовательно соединенные между первым и вторым выводами 7 8 источника питания первый резистор 9 п стабилитрон 10, второй вывод датчика 1 тока соединен сточкой соединения стабилитрона Юи первого вывода 7 источника питания второй резистор 11, включенный между первым выводом вторичной обмотки трансформатора 2 и точкой соединения первого резистора 9 с выводом cYa6wniTpOHa 10 Эмиттер транзисторного ключа 3 соединен с вторым выводом резистора 6 смещения, вторым выводом 8 источника питания и второй выходной клеммой, первый вывод датсл

00

со

СП

чика 1 тока соединен с вторым выводом первичной обмотки трансформатора 2. Между первой и второй выходными клеммами включен накопительный конденсатор 12, а между первым выводом вторичной обмотки трансформатора 2 и первым выводом 7 источника питания включен дополнительный диод ИЗ-.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на выводы 7, 8 источника питания напряжения в первый момент ток через датчик 1 тока не протекает, и между выходными потенциальными выводами компаратора 4 устанавливается напряжение, равное напряжению стабилизации стабилитрона 10. Благодаря этому компаратор 4, а через него и транзисторный ключ 3 открываются, и через первичную обмотку трансформатора 2 начинает протекать ток. При указанном на фиг. 1, 2 включении обмоток трансформатора полярность напряжения на его вторичной обмотке такова, что выпрямительный диод находится в закрытом состоянии, и через первичную обмотку трансформатора 3 и датчик Т тока протекает линейно нарастающий ток. величина которого определяется соотношением

I - -j t + обр

п f/г + 0бр

где Е - напряжение источника питания;

L - индуктивность первичной обмотки трансформатора 2;

t - текущее время;

1обр обратный ток выпрямительного диода 5;

п - коэффициент трансформации трансформатора 2;

1/г- ток намагничивания трансформатора 2.

В магнитном поле трансформатора 2 при этом накапливается энергия, равная

2

Обратный ток выпрямительного диода 5, протекая по второму резистору 11, увеличивает напряжение между вторым входным потенциальным выводом компаратора 4 и первым выводом 7 источника питания до значения

UCT -1 1обр R2.

где UCT - напряжение стабилизации опорного стабилитрона 10;

R2 - сопротивление второго резистора 11.

При достижении током в первичной обмотке трансформатора 2 величины, при которой напряжение на датчике 1 тока становится равным Ucr + обр R2. напряжение между входными потенциальными выводами компаратора 4 оказывается равным нулю; компаратор 4 и транзисторный ключ

3 закрываются, и ток через первичную обмотку трансформатора 2 прерывается. Значениетоканамагничиваниятрансформатора 2 прерывается, в момент закрывания транзисторного ключа 3 будет

равно

R

- п

дат

обр ,

где Rflar - сопротивление резистивного датчика 1 тока, и в магнитном поле трансформатора 2 будет запасена энергия, равная

jLi

2

При прерывании тока в первичной обмотке трансформатора 2 ЭДС на обмотках трансформатора 2 меняет полярность и выпрямительный диод 5 переходит в открытое состояние. Запасенная в магнитном поле трансформатора 2 энергия передается в накопительный конденсатор 12. При этом напряжение между потенциальными выводами компаратора 4 меняет полярность на противоположную относительно первоначальной и поддерживает закрытым компаратор. Резистор 6 смещения поддерживает закрытым транзисторный ключ 3. Ток заряда накопительного конденсатора 1

во времени падает от значения Макс:пД° значения, при котором напряжение между входными потенциальными выводами компаратора 4 меняет полярность, после чего компаратор 4 и транзисторный ключ 3 открываются.

Ток рассасывания избыточного заряда из базы выпрямительного диода 5, протекающий во вторичной обмотке трансформатора 2 после открывания

транзисторного ключа 3, создает на рези- сторном датчике 1 тока падение напряжения, равное (рас TV Рдат, где lpac - ток рассасывания избыточного заряда выпря- мительного диода 5. Но в то же время порог

переключения компаратора 4 увеличивается на величину lpac R2, что снижает вероятность переключения компаратора 4 от броска тока в первичной обмотке трансформатора 2 при открывании транзисторного ключа 3.

Таким образом, достигается уменьшение влияния обратного тока выпрямительного диода, изменяющегося при воздействии дестабилизирующих факторов, на максимальное значение тока намагничивания трансформатора и снижается вероятность переключения компаратора от броска тока в первичной обмотке трансформатора при открывании транзисторного ключа, что позволяет повысить стабильность выходной мощности и устойчивость работы устройства.

При выполнении условия R2 Рдат -п влияние обратного тока выпрямительного диода на максимальное значение тока намагничивания трансформатора исключается полностью, и устраняется переключение усилителя от броска в первичной обмотке трансформатора при открывании транзисторного ключа.

Для повышения КПД устройства между точкой соединения первого входного потенциального вывода усилителя, вывода вторичной обмотки трансформатора и второго резистора 11 и первым выводом 7 источника питания может быть включен дополнительный диод 13, направление которого совпадает с направлением включения выпрямительного диода 5 (фиг.2).

Устройство на фиг.2 работает аналогично устройству на фиг.1 и равнозначно устройству на фиг.1 по стабильности выходной мощности и устойчивости работы. Включение же дополнительного диода 13 между точкой соединения первого входного потенциального вывода компаратора 4, вывода вторичной обмотки трансформатора 2 и второго резистора 11 и первым выводом 7 источника питания позволяет повысить КПД устройства благодаря исключению протекания через второй резистор 11 тока вторичной обмотки трансформатора 2 во время отдачи в нагрузку энергии, запасенной в магнитном поле трансформатора 2.

Формула изобретения

вторым выводом вторичной обмотки трансформатора и первой выходной клеммой, резистор смещения, первым выводом подключенный к базе транзисторного ключа и выводу компаратора, последовательно соединенные и включенные между первыми и вторыми выводами источника питания первый резистор и стабилитрон, второй вывод датчика тока соединен с точкой соединения стабилитрона и первого вывода источника питания, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения стабильности выходной мощности и устойчивости работы устройства, введен второй резистор, включенный между первым выводом вторичной обмотки трансформатора и точкой соединения первого резистора с выводом стабилитрона, эмиттер транзисторного ключа соединен со вторым выводом резистора смещения, вторым выводом источника питания и второй выходной

клеммой, первый вывод датчика тока соединен с вторым выводом первичной обмотки трансформатора.

резистора выбрано из условия:

R2 Рдат -п,

где R2 - сопротивление второго резистора; RABT - сопротивление датчика тока;

п- коэффициент трансформации трансформатора.

3.Преобразователь поп. 1,отличающи- и с я тем, что, с целью повышения КПД, между первым выводом вторичной обмотки трансформатора и первым выводом источника питания включен дополнительный диод в направлении, совпадающем с направлением включения выпрямительного диода.