Стабилизированный преобразователь напряжения Советский патент 1977 года по МПК H02M7/04 G05F1/64 

Предлагаемое устройство может быть использовано в качестве источника вторичного питания аппаратуры автоматики, связи и вычислительной техники.

Известны схемы стабилизированных преобразователей напрял ения с гальваническим разделением входных и выходных цепей, позволяющие получать в общем случае несколько стабилизированных напряжений постоянного тока. Известные схемы содержат задающий генератор с трансформаторным выходом, двухтактный транзисторный усилитель мощности, безынерционное устройство шлротно-импульсной модуляции, включающее в себя магнитный усилитель или формирователь пилообразного напряжения, источник запирающего смещения, усилитель напряжеиия обратной связи и регулирующий транзистор, силовой двухполупериодный выпрямитель с индуктивно-емкостным фильтром, орган сравнения, а также двзхполупериодный выпрямитель и индуктивно-емкостной фильтр цепи обратной связи.

Известные схемы отличаются значительной сложностью, что существенно снижает надежность и ухудплает весо-габаритные показатели преобразователя в целом.

Цель предлагаемого изобретения заключается в снижении массы и габаритов и упрощении схемы двухтактного стабилизированного

преобразователя напряжения с гальваническим разделением входных и выходных цепей.

В предлагаемом устройстве эта цель достигается подключением входа органа сравнения к отдельной обмотке силового дросселя, а выходного транзистора органа сравнения - к объединенным эммитерам и базам транзистора усилителя мощности, мел-еду которыми в свою очередь включен дроссель насыщения.

Время полного перемагничивания дросселя насыщения меньще полупериода напряжения задающего генератора.

Это позволило исключить из схемы формирователь пилообразного напряжения, промежуточный усилитель напряжения, выпрямитель и дроссель фильтра цепи обратной связи и тем самым существенно упростить схему и снизить ее .массу и габариты.

Схема устройства приведена на чертеже.

Стабилизированный преобразователь содержит задающий генератор 1 с выходны.м трансформатором 2, усилитель мощ.ности, выполненный по двухтактной схеме на транзисторах 3, 4 и трансформаторе 5, силовой двухполупериодный выпрямитель на диодах 6, 7 с индуктивно-емкостным фильтром, состоящим из дросселя 8 и конденсатора 9, однополупериодный выпрямитель обратной связи 10 с емкостным фильтром 11, устройство сравнения, образованное стабилитроном I. и резисторами

13, 14, транзистор 15, разделительные диоды 16, 17, насыщающийся дроссель 18 и цепь запирающего смещения, состоящую из конденсатора 19 и резистора 20.

Транзисторы 3, 4 поочередно переключаются под действием напряжения прямоугольной формы, поступающего с выходных обмоток трансформатора 2 задающего генератора 1 через резисторы 21, 22 на базы указанных транзисторов.

Параметры насыщающегося дросселя 18 выбираются такими, чтобы насыщение его сердечника под действием выходного напряжения задающего генератора происходило за время, меньшее длительности полупериода этого напряжения. В интервале, когда транзистор 3 открыт и насыщен, а транзистор 4 закрыт, на обмотках трансформатора 5 формируется напряжение прямоугольной формы с полярностью, указанной на чертеже. Это напряжение с выходной обмотки трансформатора 5 через диод 6 подается на выходной фильтр 8 и 9. При этом к основной обмотке дросселя 8 будет приложена разность напряжений на выходе и на входе фильтра.

При этом на вспомогательной обмотке дросселя 8 получается напрял ение с полярностью, при которой диод 10 оказывается закрытым.

Дроссель 18 перемагничивается под деиствием напряжения

Ui, ,-U

-и.

1922,

где: и - выходное напряжение задающего

генератора;

L/z - падение напряжения на эмиттернобазовом переходе открытого транзистора 3; Uig - напряжение запирающего смещения на конденсаторе 19; t/22 - падение напряжения на базовом

резисторе 22.

Напряжение U22 пропорциолально току коллектора транзистора 15 и имеет полярность, указанную на чертеже, поскольку ток коллектора транзистора 15 (при заданной полярности напряжения) протекает по контуру, образованному выходной обмоткой трансформатора 2, резистором 22, диодо.м 17, промежутком ко л лектор-эмиттер транзистора 15 и цепью смещения 19, 20.

Когда сердечник дросселя 18 насыщается, напрял ение между базами транзисторов 3, 4 резко падает до нуля и к эмиттер-базовым переходам этих транзисторов в запирающей полярности прикладывается напряжение f/ig. Благодаря этому оба транзистора надежно запираются, напряжения на обмотках трансформатора падают до нуля. Ток нагрузки 23, поддерживаемый индуктивностью дросселя 8, замыкается через диоды 6, 7 и обмотки трансформатора 5. На основной обмотке дросселя 8 действует напряжение противоположной полярности.

Напряжение вспомогательной обмоткИ дросселя 8 через диод 10, который в этом случае оказывается смещенным в проводящем направлении, прикладывается к конденсатору 11, заряжая последний.

При смене полярности напряжения задающего генератора транзистор 4 открывается, транзистор 3 остается запертым, а дроссель 18 начинает перемагничиваться в обратном направлении. Начинается второй такт работы, по характеру происходящих в нем процессов полностью идентичный первому такту.

В результате к выходному фильтру 8, 9 будет приложена э.д.с. в виде однополярных импульсов прямоугольной формы, следующих с удвоенной частотой задающего генератора. На выходе фильтра выделяется среднее значение этой импульсной э.д.с. в виде постоянного напряжения.

С помощью устройства сравнения 12, 13, 14 напряжение на конденсаторе 11 сравнивается с опорным напряжением, создаваемым стабилитроном 12. Напряжение рассогласования, поступающее из устройства сравнения, управляет коллекторным током транзистора 15. При увеличении выходного напряжения пропорционально увеличивается напряжение на конденсаторе И. Это приводит к уменьшению коллекторного тока транзистора 15, что вызовет увеличение напряжения, приложенного к дросселю 18 в процессе его перемагничивания. Благодаря этому длительность перемагничивания дросселя 18 уменьшается, что вызывает уменьшение интервала открытого состояния транзисторов 3, 4, а в конечном счете - увеличение скважности импульсов напряжения, приложенных к выходному фильтру. При этом среднее значение этих импульсов будет уменьшаться в такой степени, что величина выходного напряжения будет поддерживаться неизменной.

Для повышения точности стабилизации вместо транзистора 15 может быть использован составной транзистор на транзисторах одинаковых или разных типов проводимости.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь напряжения с гальваническим разделением входных и выходных цепей, содержащий последовательно соединенные задающий генератор с трансформаторным выходом, двухтактный транзисторный усилитель мощности, силовой выпрямитель с индуктивно-емкостным фильтром и с органом сравнения, включающим последовательную цепь из входного выпрямителя с фильтром, измерительного моста и выходного транзистора, и дроссель насыщения, отличающийся тем, что, с целью снижения его массы и габаритов и упрощения схемы, вход органа сравнения подключен к дополнительной обмотке дросселя силового фильтра, а выходной транзистор органа сравнения соединен с объединенными, эмиттерами

и через развязывающие диоды с базами транзисторов усилителя мощности, между которыми включен дроссель насыщения.