Преобразователь-стабилизатор напряжения Советский патент 1975 года по МПК G05F1/64 

Преобразователь предназначен преимущественно для использоваиия в бестрансформаторных сетевых блоках питания, выполненных с применением высокочастотных высоковольтных кремниевых транзисторов. Известный преобразователь-стабилизатор содержит задающий генератор, двухтактный усилитель мощности с трансформаторным входом и выходом, силовой и всиомогательньш выпрямители, работающий на двойной частоте задающего генератора щиротно-имиульсиый модулятор, управляющий транзисторным ключом, который обеспечивает выключение транзисторов усилителя мощности путем отключения их эмиттеров от средней точки управляющих обмоток входного трансформатора. Такой преобразователь имеет низкую надежность, органичеииую область применения и низкую стабильность выходного напряжения. Действительно, сигнал, выключающий транзисторы усилителя мощности, образуется иутем разрыва цепи обмоток трансформатора, как это происходит в двухтактном преобразователе с нулевым выводом. В момент разрыва возникает импульс обратной полярности, величина которого зависит от соотнощения величии индуктивности рассеяния траисформатора и нагрузки. При повышенных частотах преобразования это соотнощеиие ухудщается и величина импульса возрастает иа-за ухудщения магнитных свойств сердечника трансформатора. Требуемый режим переключения транзисторов усилителя нарущается, работа прототипа становится неустойчивой. Упомянутый импульс увеличивает опасность пробоя перехода база-эмиттер транзистора (особенно высокочастотного) и его вторичного пробоя на этапе запирания. Указанные обстоятельства ограничивают область надежной работы известного преобразователя иизкими частотами преобразования с использованием иизкочастотиых (сплавиых) транзисторов. Для его реализации необходима средняя точка управляющих обмоток трансформатора усилителя мощности. Это ие позволяет выполнить последний по иолумостовой схеме, позволяющей полностью использовать транзисторы по напряжению, и по мостовой схеме, в которой с паузой переключается пара транзисторов, подключенных к разным источника питания, и отсутствует ток «nept;крытия через эти транзисторы. Таким образом, известный преобразователь ие может использоваться при повыщениом напряжении питания в случае двухтранзисторцого усилителя мощности и не допускает полиения усилителя мощности по мост

схеме с минимальными динамическими потерями.

В предлагаемом преобразователе-стабилизаторе напряжения в целях устранения указанных недостатков в день первичной обмоткн входного трансформатора усилителя мощности введен балластный резистор, а к одной из обмоток этого трансформатора подключен управляемый упомянутым широтно-импульспым модулятором короткозамыкатель.

На чертеже показана схема предлагаемого преобразователя-стабилизатора напряжения.

Задаюндий генератор 1 преобразователя выполнен по нолумостовой схеме с коммутирующим трансформатором 2 на транзисторах 3 и 4, которые совместно с транзисторами 5 и 6 образуют мостовой усилитель мощности 7 с силовым трансформатором 8 и выпрямителем 9. Переходы база-эмиттер транзисторов 5 и 6 соединены с вторичными обмотками входного трансформатора 10 усилителя мощности. Первичная обмотка 11 этого трансформатора через балластный резистор 12 подключена к выходу задающего генератора 1, а донолнительная обмотка 13 соединена с короткозамыкателем 14, выполненным на транзисторе 15 с выпрямителем 16. Вход короткозамыкателя соединен с выходом работающего на удвоенной частоте задающего генератора широтно-импульсного модулятора 17, который соединен с отдельной обмоткой трансформатора 2 и с выходными зажимами преобразователя.

Выходное напряжение преобразователя стабилизируется по замкнутой компенсационной схеме путем изменения длительности паузы на нуле в выходном напряжении мостового усилителя мощности 7, транзисторы 3 и 4, которого нереключаются без паузы, а транзисторы 5 и 6-с паузой. На транзисторах 3 и 4 выполнен по полумостовой схеме с коммутирующим трансформатором 2 задающий генератор 1 прямоугольного напряжения. Из этого напряжения формируется переключающее транзисторы 5 и 6 напряжение с паузой на нуле. Для этого прямоугольное напряжение нодается на первичную обмотку 11 трансформатора 10 через балластный резистор 12. Пауза в каждый полупериод образуется при замыкании обмотки 13 этого трансформатора транзисторным короткозамыкателем 14, которым управляет широтпо-импульсный модулятор 17, связанный с выходом преобразователя.

В предлагаемом преобразователе, в отличие от прототипа, выбросы в напряжении, переключающем транзисторы 5 и 6, отсутствуют благодаря формированию паузы замыканием обмоткп входного трансформатора усилителя мощности. Это позволяет повысить надежность нреобразователя.

Препятствий к применению высокочастотных транзисторов и к использованию любой схемы усилителя мощности предлагаемый преобразователь не имеет, что расщиряет область

его применения.

Подключение цени обратной связи к силовому, а не к вспомогательному выпрямителю позволяет повысить стабильность выходного напряжения без возникновения гальваниче-

ской связи входа с выходом.

Преобразователь может быть упрощен за счет вывода вспомогательного выпрямителя и резисторов из цепей без транзисторов усилителя мощности. Функции последних выполняет балластный резистор 12. Дальнейщее значительное упрощение преобразователя и защита его от короткого замыкания обеспечиваются выполнением задающего генератора на транзисторах моста.

Токи «перекрытия транзисторов усилителя мощности устранены через транзисторы 3 и 4 использованием их в генераторе с коммутирующим трансформатором, через транзисторы 5 и 6 переключением их напряжением

с паузой на нуле. Все транзисторы усилителя мощности запираются пассивно-опасность вторичного пробоя при этом минимальна. Высокая скорость запирания обеспечивается высокочастотными кремниевыми транзисторами,

а для транзисторов 5 и 6 еще и малыми (доли ома) сопротивлениями в цепях баз, это также ограничивает их тепловой ток во время паузы.

Отсутствие токов «перекрытия и пассивиое запирание транзисторов увеличивают надежность преобразователя, особенно при напряжении питания, близком к максимально допустимому.

гт

Предмет изооретения

Преобразователь-стабилизатор напряжения, содержащий задающий генератор, трансформаторный двухтактный усилитель мощности с транзисторами, по цени управления соединенными с задающим генератором через входной трансформатор, щйротно-импульсный модулятор, работающий на двойной частоте задающего генератора, и выходной выпрямитель, отличающийся тем, что, с целью повышения его надежности, расширения области применения и повышения стабильности выходного напряжения, в цепь первичной обмотки входного трансформатора введен балластный резистор, а к одной из обмоток этого трансформатора подключен по цепи управления соединенный с широтно-импульсным модулятором короткозамыкатель, например транзисторный.

%/

J,