Однотактный транзисторный преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1993 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания .например, для питания цифровых устройств от двух-трёх гальванических элементов, аккумуляторов и других низковольтных источников питания.

Известен однотактный транзисторный преобразователь постоянного напряжения в поЬтоян Зе ТГцип действия4 которого основан на фдрМ оТШнйй из постоянного налряжения импульсного Напряжения и последующего его преобразования в постоянное путем детектирования.

Преобразователь содержит накопительный дроссель и коммутирующий транзистор, Присоединение последовательно к входным выводам источника питания, выходной конденсатор, соединенный через обратный диод с обмоткой дросселя, цепь положительной обратной связи, содержащую базовый резистор, транзистор с резистором, зашунтированнЫм кон дшсат ором, регулирующий транзистор с входным рези- .стбром, включенным параллельно входу коммутирующего транзистора, а также узел отрицательной обратной связи для стабилизации напряжения на выходе преобразователя. К базе транзистора цепи обратной св я зи подключён резистор смещения, а между коллектором коммутирующего и базой регулирующего транзисторов включен конденсатор. :

При включении преобразователь формирует на выходе стабилизированное постоянное напряжение заданной величины. Однако в ряде случаев (например, при питании цифровых или иных индикаторов) необходимо, чтобы напряжение на выходе преобразователя автоматически изменялось, в зависимости от освещенности уменьшалось по мере уменьшения освещенности и поддерживалось постоянным для заданного уровня освещенности.

Этот преобразователь не позволяет осуществлять изменения выходного напряжения в зависимости от освещенности, что является его недостатком.

Целью изобретения является автоматическая регулировка выходного напряжения преобразователя в зависимости от освещенности.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь содержащий коммутирующий транзистор, силовая цепь которого подсоединена к выводам источника питания через обмотку накопительного дросселя, связанного через обратный диод с выходным конденсатором, подключенным к выходным выводам, связанным с входом узла отрицательной обратной связи, выход которого подключен к входу регулирующего транзистора, силовая цепь которого подключена параллельно управляющему входу коммутирующего транзистора, база которого подключена к выводу Е-источника питания через базовый резистор и силовую цепь транзистора цепи положительной обратной связи, база которого через резистор смещения соединена с минусовым выводом источника питания, а через базовый резистор, зашунтированный конденсатором - к коллектору коммутирующего транзистора, который через конденсатор соединен с базой регулирующего транзистора, согласно изобретению дополнительно введены два транзистора р-п-р и п-р:п-проводимости, два резистора и сверхчувствительный элемент, причем параллельно постоянному резистору цепи делителя усилителя обратной

связи подключена силовая цепь первого р- n-p-транзистора, база которого соединена с резистором нагрузки и коллектором второго п-р-п-транзистора, база которого через светочувствительный элемент (например, фотодиод) подключена к выходу преобразователя, а через резистор смещения - к минусовому выводу источника питания.

На чертеже показана электрическая

схема преобразователя.

Преобразователь содержит накопительный дроссель 1 и коммутирующий транзистор 2, присоединенные последовательно к выводам источника питания +Е и -Е, выходной конденсатор 3, соединенный через диод 4 с обмоткой дросселя 1, цепь положительной обратной связи, содержащую базовый резистор 5, через силовую цепь транзистора 6 подключенный к выводу +Е

источника питания, базовая цепь транзистора б через резистор 7, зашунтированный емкостью 8, подключена к второму выводу обмотки дросселя 1, и через резистор 9 - к выводу -Е источника питания. Регулирующий транзистор 10 включен силовой цепью параллельно входу коммутирующего транзистора 2. База этого транзистора через конденсатор 11 соединена с коллектором транзистора 2, через резистор 12 - с выводом -Е источника питания и через узел отри- цательной обратной связи 13 - с конденсатором 3.

Узел отрицательной обратной связи 13 содержит усилитель обратной связи 14, выход которого является выходом узла 13, источник опорного напряжения на полевом транзисторе 15 и резисторе 16. подключенный к инверсному входу усилителя 14, дели- гель напряжения на резисторах 17 и 18.

подвижный контакт которого подключен к прямому входу усилителя 14:

Транзистор 19 подключен силовой цепью параллельно резистору 17. База этого резистора соединена с коллектором тран- Зистора 20 и через резистор 21 - с конденсатором 3, Эмиттер транзистора 20 соединен с выводом -Е источника питания. База этого транзистора через светочувствительный элемент 22 подключена к конденсатору 3, а через резистор 23 - к выводу -Е источника питания.

: Преобразователь работает следующим образом/ - . ;. :;:;-; :-.: .../ ; , -.

Запуск преобразователя осуществляется автоматически при включении питания, так как в данной схеме имеет место мягкое самовозбуждение за счет цепи смещения, образованной резисторами 7 и 9. Соотношение между ними выбирается таким образом, что транзистор 6 находится в активной области и подает через резистор 5 ток в цепь базы транзистора 2. Так как напряжение на выходе преобразователя мало, то транзистор 10 закрыт, а транзистор 2 открывается и напряжение источника питания прикладывается к дросселю 1. В интервале заряда этого дросселя транзисторы 2 и 6 насыщены, ток дросселя 1 линейно увеличивается от 0 до максимального значения, диод А заперт, максимальный ток транзистора 2 (дросселя 1) определяется током базы транзистора. Отключение транзистора 2 наступает вследствие перехода его из области насыщения в активную область. При этом напряжение дросселя 1 уменьшается и транзистор 6 запирается форсированным током конденсатора 8, прекращая ток базы транзистора 2 и закрывая его.

В интервале разряда дросселя Т закрыты транзисторы 2 и 6 и открыт диод 4, через которой дроссель 1 разряжается на конденсатор 3. Ток дроссоля 1 линейно уменьшается от максимального значения до нуля, Удержание транзистора 6 в закрытом состоянии осуществляется за счет ЭДС дросселя 1. Как только ток дросселя 1 уменьшится до нуля, исчезает ЭДС и транзистор 6 открывается током смещения базы. Таким образом, процесс запуска преобразователя повторяется каждый период.

Регулирование и стабилизация выходного напряжения преобразователя осуществляется регулирующим транзистором 10, на базу которого воздействует напряжение с узла отрицательной обратной связи 13, на инверсный вход усилителя которого подается опорное напряжение с резистора 16, включенного в силовую цепь полевого транзистора 15. На прямой вход этого усилителя подается напряжение с подвижного контакта резистора 18, который через постоянный резистор 17 подключен к выходу преобразователя. При увеличении выходно- 5 го напряжения преобразователя увеличивается сигнал, подаваемый в базу транзистора 10 с узла 13, уменьшается ток базы транзистора 2 и амплитуда импульса тока в дросселе 1. При этом уменьшается энергия,

0 отбираемая за период от источника питания и, следовательно, напряжение на выходе преобразователя.

Регулировкой резистора 18 устанавливают на выходе преобразователя необходи5 мое напряжение, При минимальной освещенности ток светочувствительного элемента 22 мал, напряжение на базе транзистора 20 близко к нулю. Транзистор 20 закрыт, а транзистор 19 открыт напряжени0 ем, падающим на переходе коллектор-эмиттер транзистора 20. Переход коллектор-эмиттер транзистора 19 шунтирует резистор 17. При этом соотношение между величинами резистора 18исопротив5 ления параллельного соединения резистора 17 и перехода коллектор-эмиттер транзистора 19 определяет минимальное напряжение на выходе преобразователя.

При максимальной освещенности тран0 зистор 20 открыт, а транзистор 19 закрыт.

Переход коллектор-эмиттер транзистора 19

не шунтирует резистор 17, что приводит к

увеличению сопротивления, параллельного

; соединения резистора 17.и этого перехода.

5 Это приводит к уменьшению напряжения на прямом входе усилителя 14, а следовательно, и на базе транзистора 10, что приведет к увеличению напряжения на выходе преобразователя до максимального значения.

0 Очевидно, что при последовательном изменении освещенности от минимального до максимального значения нШряжёййё На выходе Преобразователя будет автоматически плавно изменяться от минимального до

5 максимального значения. Пределы изменения напряжения определяются выбором оп- ределенного соотношения между резисторами 17 и 19 и степенью шунтирования резистора 17 переходом коллектор0 эмиттер транзистора 19. Таким образом, предлагаемый преобразователь обеспечивает автоматическое изменение выходного напряжения в зависимости от освещенности..

5 Использование изобретения позволяет изменять яркость свечения устройств индикации переносных устройств в зависимости от освещенности, уменьшая яркость свечения индикаторов в условиях слабой освещенности /в сумерках, ночью/ и увеличивая

71791931 8

ее в условиях высокой освещенности /днем,cfopa р-п-р и n-p-n-проводимости, два резив солнечный день/, что облегчает работустора и сеточувствительныи элемент, при оператора.чем параллельно постоянному резистору

цепи делителя усилителя обратной связи

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я5 подключены силовая цепь первого р-п-рОднотактный транзисторный преобра-транзистора, база которого соединена с резователь постоянного напряжения в посто-зистОрбм нагрузки и коллектором второго

янное по авт. св. № 1064391. о т л и ч а ю-п-р-п-транзистора, база которого через свёщ и и с я TeMv что, с целью aBTOMafическойточувствительный элемент подключена к

регулировки выходного напряжения преоб-10 выходу преобразователя, а через резистор

разоватёля в зависимости от ЬсвёщённЪст и,смещения -к минусовому выводу источника

в него дополнительно введены два транзи-питания.

Использование: вторичные источники питания, для питания цифровых устройств от двух-трех гальванических элементов, аккумуляторов и других низковольтных источников питания. Сущность изобретения: устройство содержит накопительный дроссель 1, коммутирующий транзистор 2, выходной конденсатор 3, диод 4, базовый ре-. зистор 5, транзистор цепи обратной связи 6, резистор смещения 9, резистор управления 7, зашунтированный конденсатором 8, регулирующий транзистор 10, конденсатор 11, регистр 12, узел отрицательной обратной связи 13 с источником опорного напряжения на транзисторе 15 и резисторе 16, усилитель обратной связи 14 и цепь делителя на резисторах 17 и 18, транзисторы 19 и 20, резисторы 20, 21 и светочувствительный элемент 22. Использование устройства позволяет осуществлять Автоматическую регулировку выходного напряжения преобразователя в зависимости от освещенности. 1 ил.