СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО Советский патент 1973 года по МПК G05F1/56 H02M3/335 

1

Изобретение относится к устройствам преобразовательной техники и может быть использовано в качестве источника питания аппаратуры автоматики, связи и вычислительной техники.

Известны схемы преобразователей напряжения, позволяющие весьма простым способом получать стабилизированное постоянное панряжение с гальваническим разделением входных и выходных цепей, содержащие трансформаторный двухтактный генератор напряжения несимметричной прямоугольной формы, вынолненный по схеме с трансформаторной обратной связью, выпрямительный диод, сглаживающий LC-фильтр с обратным диодом, схему сравнения и регулирующий транзистор.

Однако для питания регулирующего транзистора используется вспомогательная обмотка трансформатора с выпрямительпым диодом, что усложняет схему и снижает надежность преобразователя. Кроме того, такие преобразователн имеют высокое выходное сопротивление прн малых токах нагрузки, а для его уменьщення приходится увеличивать частоту преобразования или применять сглаживающий дроссель с больщимн значепиями индуктивности, что к.п.д. и увеличивает габариты нреобразователя.

Цель изобретения - упрощение схемы и уменьщение выходного сопротивления при малых токах нагрузки стабилизированного несимметричного нреобразователя постоянного нанряжения с гальваническим разделением входных и выходных цепей.

Это достигается включением между концом выходной обмотки трансформатора и выходным преобразователя цепи из

соединенных встречно-параллельно силового выпрямительного диода и промежутка эмиттер - коллектор регулирующего транзистора, что позволяет обеспечить питание регулирующего транзистора обратным напряжением

силового диода и тем самым упростить схему, исключив из нее всномогательную обмотку трансформатора и выпрямительный диод, а также уменьщить выходное сопротивление преобразователя при малых токах нагрузки.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема преобразователя.

Преобразователь содержит трансформаторный генератор прямоугольпого напряжения, вынолненный по несимметрично двух а ;т 1ой

схеме на транзисторах Гь Го и трансформаторе Тр силовой выпрямительный диод Д выходной сглаживающий фильтр (дроссель Др, выходной конденсатор С) с обратным диодом Да; схему сравнения, образованную опорным стабилитроном Дз, делителем 3 выходного напряжения на резисторах Ri, Rz и усилителем сигнала ошибки на транзнсторе 7з, и регулирующий транзистор Tt. При работе генератора (транзисторы Гь Гг, трансформатор Тр) нреобразователяs транзисторы TI и TZ поочередно переключаются. При включении транзистора TI трансформированное в обмотку Tpi напряжение питания UuiiT через диод Mi прикладывается к выходному фильтру (диод Д2, дроссель Др,ю конденсатор С). Длительность включенного состояния транзистора TI (а следовательно и длительность импульса напряжения, нриложенного к выходному фильтру) определяется временем перемагничивания сердечника15 трансформатора Тр под действием напряжения t/пит и обратно пропорциональна этому напряжению (если сердечник трансформатора выполнен из материала с прямоугольной формой петли гистерезиса). После насыщения20 сердечника трансформатора Тр запирается транзистор TI, включается транзистор TZ, и напряжение i/пит через балластный резистор RZ прикладывается к обмотке Tpz трансформатора Тр. Напряжение на обмотке Грз ме-25 няет знак и через обратный диод Да прикладывается к цепи из параллельно соединенных диода Д1 и регулирующего транзистора T. При этом диод Д смещен в обратном направлении и обесточен, а напряжение 1/2 на об-зо мотке Тр2 трансформатора Тр определяется (пренебрегая намагничивающим током трансформатора Тр) величинами: f/пит, сопротивление резистора Rz и тока /т, коллектора транзистора ,35 т. е. // , D г Сг Спит As Tj - . где Wz и W:s - числа витков обмоток Тр и40 Tps соответственно. В интервале открытого состояния транзистора TZ напряжение, приложенное к выходному фильтру (диод Дг дроссель Др, конденсатор С), равно прямому напряжению диода45 Да, т. е. близко к нулю. Длительность включенного состояния транзистора Та, а следовательно, и длительность паузы между однополярными импульсами отриц-ательного напряжения, приложенного к50 выходному фильтру, определяется временем перемагничивания сердечника трансформатоipa Тр под действием нанряжения и обратно пропорциональна этому напряжению. После насыщения сердечника трансформатора Тр55 транзистор TZ занирается, а транзистор Г включается, и начинается новый цикл работы ар.еобр.азователя. Йзменяя ток коллектора транзистора T.t и, следовательно, длительность паузы имнульсов60 напряжения, действующих на выходном фильтре, можно изменять выходное, напряжение преобразователя (равное среднему значению импульсного напряжения, приложенного выходному фильтру).65 4 При увеличении (уменьшения) выходного нанряжения f/вых преобразователя под действием тех или иных дестабилизирующих факторов (изменение нанряжения питания, тока нагрузки и т. д.) транзисторы Гз и Т отпираются (запираются) напряжением рассогласования, которое определяется разностью части выходного напряжения (снимаемой с резистора Ki) и опорного напряжения (создаваемого стабилитроном Дз) Увеличение (уменьшение) коллекторного тока транзистора Г4 приводит к уменьшению (к увеличению) напряжений La, увеличению (уменьшению) длительности открытого состояния транзистора 2 и в конечном итоге к уменьшению (увеличению) среднего значения однополярного имнульсного напряжения, приложенного к выходному фильтру (диод Д2, дроссель Др, конденсатор С) в такой степени, что выходное напряжение преобразователя поддерживается неизменным на заданном схемой сравнения уровне, Включение регулирующего транзистора Т параллельно диоду одновременно способствует уменьшению выходного сопротивления нреобразователя в области малых токов нагрузкн. В интервале открытого состояния транзистора TZ через обратный диод Д2 в нрямом направлении одновременно протекают ток регулирующего транзистора Г4 и ток нагрузки, поддерживаемый электродвижущей силой самоиндукции дросселя Др. Этот ток под действием выходного папряжения f/ubix уменьшается до нуля, а затем изменяет паправление и увеличивается, стремясь к величине тока /т, . При увеличении выходного нанряжения t/вых вследствие уменьшения тока нагрузки ток /т, t как это следует из предыдущего, также увеличивается, шунтируя через диод Д2 выходную обмотку Тр трансформатора Тр. Это увеличивает длительность открытого состояния транзистора Т (интервала времени, в течение которого импульсное напряжение обмотки Трз не поступает к выходному фильтру), а также увеличивает время изменения тока дросселя от его начального значения (равного практически току пагрузки) до конечного (равного току /т, ), т. е. время, в течение которого диод Да смещен в прямом направлении. Иначе говоря, через дроссель Др в течение всего интервала времени открытого состояния транзистора Tj протекает непрерывный ток, разряжающий выходной конденсатор С. Поэтому среднее значение имнульсного напряжения, приложенного к выходному фильтру (и, следовательно, выходное напряжение f/вых), будет изменяться незначительно при значительном уменьшении тока нагрузк-и (даже прн полном снятии нагрузки), т. е. выходное сопротивление преобразователя в области малых нагрузочных токов существенно уменьшается.

Предмет изобретения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения на транзисторах, содержащий трансформаторный двухтактный автогенератор прямоугольного напряжения, выпрямительный диод, сглаживающий LCфильтр с обратным диодом, схему сравнения и регулирующий транзистор, отличающ и и с я тем, что, с целью упрощения схемы и уменьщения выходного сопротивления в области малых токов нагрузки, между концом выходной обмотки трансформатора и одним из выходных зажимов включена цепь из соединенных встречно-параллельно выпрямительного диода и промежутка эмиттер - коллектор регулирующего транзистора.

Гг

Тп

Pi:

и

пит

ТР2

6ш

-Р 4