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

1

Изобретение относится к области электротехники.

Известны преобразователи-стабилизаторы постоянного напряжения, содержащие задающнй генератор с управляющей и запирающей обмотками, двухтактный усилитель мощности, транзисторный ключ, щиротно-импульсный модулятор, силовой и вспомогательный выпрямители. Недостатком таких преобразователейстабилизаторов является то, что при запертом ключе, когда ток в базовых цепях транзисторов усилителя мощности отсутствует и нет падения напряжения на базовых сопротивленнях, к базам транзисторов прикладывается удвоенное напряжение, т. е. напряжение обеих половин управляющей обмотки. Кроме того, включение регулирующего транзистора в цепь управления транзисторами усилителя мощности приводит к снижению к.п.д. преобразователястабилизатора.

Для снижения напряжения на базах транзисторов усилителя мощности и повыщения к.п.д. преобразователя-стабилизатора в предлагаемом преобразователе-стабилизаторе транзи сторный ключ включен между общей точкой эмиттеров транзисторов усилителя мощности и средним выводом запирающей обмотки трансформатора задающего генератора, крайние выводы которой подключены к базам транзисторов усилителя мощности через диоды. При таком подключении обратное напряжение на базах транзисторов усилителя мощности не удваивается. Па фиг. 1 изображена принципиальная схема описываемого преобразователя-стабилиза тора; на фиг. 2 - графики напряжений на его элементах.

Преобразователь-стабилизатор содержит задающий генератор 1 с выходными обмотками: управляющей 2-3 со средним выходом 4, подключенной через резисторы 5 и 6 ко входу транзисторов 7 и 8 усилителя мощности, и запирающей 9-10 со средним выводом 11, подключенной к тем же точкам через дноды 12 и

13. Напряжения этих обмоток подводятся ко входу усилителя мощности в противофазе. Ко вторичным обмоткам выходного трансформатора 14 подключены выпрямитель 15 обратной связи и силовой выпрямитель 16. Для сглаживания пульсаций напряжения служат фильтры 17-20. Широтно-импульсный модулятор (ШПМ) содержит составной регулирующий транзистор - ключ 21, включенный в средний вывод 11 запирающей обмотки 9-10.

Усилитель постоянного тока (УПТ) со схемой сравнения включает в себя транзистор 22, коллекторную нагрузку - резистор 23. источник опорного напряжения - стабилитрон 24, делитель напрял ения - неременный резнстор

25 и резистор 26 в цени эмиттера. Генератор

пилообразного напряжения, состоящий из мостового выпрямителя 27, конденсатора 28 и делителя па резисторах 29 н 30, подключен )зходом к трансформатору задающего генератора 1, а выходом к эмиттеру транзистора 22 УПТ и базе модулирующего транзистора 31. Двухполупериодиый выпрямитель 32, 33 через резистор 34 подсоединен к базе ключа 21.

Преобразователь-стабилизатор работает следующим образом.

Открытому состоянию ключа 21 (напряжение Uzi па фиг. 2) соответствует закрытое состояипе транзпсторов 7 и 8, так как на их базы подается запирающий потенциал от обмотки 9-10. В даииой схеме запирающий импульс прикладывается иепосредственпо к базам транзисторов, что способствует более полному их запиранию, а следовательно, уменьшению потерь. Трапзисторный ключ управляется модулирующим транзистором 31 (папряженне L/31 па фиг. 2), работающим на удвоенной частоте задающего генератора. На входе этого транзистора (на участке эмиттер-база) сравниваются два напряжения - пилообразное f/n, снимаемое с резистора 30 генератора пилообразпого напряжения, и постоянное напряжепие коллектора транзистора 22-t/K22. В момент времени, когда , к базе относительно эмиттера прикладывается отрицательное напряжение и транзистор открыт, и наоборот, при (22 к базе прикладывается положительное папряжеппе и транзистор закрыт. Открытому состоянию транзистора 31 соответствует закрытое состояние ключа 21, так как к его базам непосредственно и через диод 35 прикладывается положительиое наиряжение, равное падению иапряжепия на резисторе 23.

При закрытом состоянии транзистора 31 к базе транзистора 21 прикладывается отрицательное напряжение от выпрямителя 32, 33 через резистор 34. Так как пилообразиое напряжение формируется из прямоугольных импульсов задающего генератора, то после выпрямления при помощи мостового выпрямителя 27 его частота равна удвоенной частоте

задающего генератора. Такнм образом, частота работы ключа в данной схеме находится в строгом соответствии с частотой задающего генератора.

Папряженне обратной связи, снимаелюе с выпрямителя 15, подается на вход схемы сравнения н УПТ. При изменении папряжепия обратной связи изменяется напряжение на коллекторе транзистора 22. Это приводит к измепению соотнощения закрытого н открытого состояний траизистора 31, а следовательно, и транзисторов 7 и 8 усилителя мощности. При увеличении амплитуды имнульсов уменьшается их длительность. Площадь импульсов, а

следовательно, и среднее значение нанряжеиия остаются иочти без изменения (см. энюру напряжения Uu на фиг. 2, соответствующую нанряжению па обмотке трансформатора 14, причем энюры напряжений па фиг. 2,а соответствуют мепьшему значению входного напряжения, а на фиг. 2,6 - большему по амплитуде входному напряжению).

Частота работы ШИМ может быть не связана с частотой задающего генератора. В этом

случае для уменьшения влияния биений она должна в 20-30 раз иревыщать частоту задающего генератора.

Формула изобретения

Преобразователь-стабилизатор постоянного напряжения, содержащий задающий генератор с управляющей и запирающей обмотками, двухтактный усилитель мощности, транзисторный ключ, широтно-импульсный модулятор, силовой и вспомогательный выпрямители, отличающийся тем, что, с целью снижения напряжения на базах транзисторов усилителя мощности и новышения к.п.д. нреобразователя-стабилизатора, транзисторный ключ

включен между общей точкой эмиттеров транзисторов усилителя мондности н средним выводом запирающей обмотки трансформатора задающего генератора, а крайние выводы указанной обмотки подключены к базам транзисторон усилителя мощности через диоды.

28