Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1978 года по МПК H02M3/335 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение огносигся к области электротехники и предназначено для иопопьзования в качестве вторичного источ ника эпе,ктропигания радиоусгройсгв. Известен стабилизированный преобра,зовагепь постоянного напряжения в постоянное, содержащий автогенератор на транзисторах управпяюидай узел, выпрякшгель и фильтр ij. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является стабилизированный преобразователь постоянно го напряжения в постоянное, содержащий автогенератор , входом соединенный с вы водом для подключения к питающему иоточняку, а выходом через последователь но соединенные диоднг -транзнсторный ключ переменного тока, выпрямитель и фильтр - с выводом для подключения нагрузки, и компаратор входы которого соединены соответственно с выходами истоника опорного напряжения, формирователя пилообразного напряжения и указанного фильтра 2. Недостатком такого преобразователя является отсутствие защиты от перегрузок по току, что значительно снижает его надежность в работе, и наличие брооков напряжения на нагрузке при включении. . Цепью изобретения является повышение надежности преобразователя и исключение бросков напряжения на нагруэке при включении преобразователя. Это достигается тем, что в предги жевдом стабигшзиробанном преобразователе постоянного напряжения в постоянное, содержащем автогенератор, входом соединенный с выводом для подкшочения к питающему источнику, а выходом через последовательно соединенные диод- Н1 -транзисторный ключ переменного тока выпрямитель и фильтр - с выводом . для подключения нагрузки, и компаратор; входы которого соединены соответственно с выходами источника опорного напряжения, формирователь пилообразного напряжения и указанного фильтра, выход, компаратора подключен к базе транзис.

гора указанного диодно-транзисторного ключа через допопиигельно введенные и последовагельно соединенные резистор, шунтированный диодом, и конденсатор, к выходу компаратора подключен входом дополнительно введенный преобразователь напряжения во временной интервал, выходом соединенный с базой транзистора диодно-транзисторного ключа переменного тока.

Структурная схема стабилизированного преобразователя постоянного налряж&ния в постоянное показана на чертеже.

Стабилизированный преобразователь содержит авгогенерагор 1, предназначенный для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение прямоугольной формы, диодно-транзисторный ключ 2 переменного гока, предназначенный для получения из прямоугольного напряжения двyxлoляp ШIX импульсов модулированных по ширине, выпрямитель 3, дроссель 4, конденсатор 5, служапще для получения постоянного напряжения, питающего нагрузку 6, компаратор 7, предназначенный для преобразования постоянного напряжения в последовательность импульсов, длительность которых обратно пропорциональна величине постоянного напряжения. Преобразователь содержит также формирователь 8 пилообразного напряжения, источник 9 опорного напряжения, преобразователь 10 напряжения во временной интервал, предназначенный для преобразования выходного напряжения компаратора ТвдлитепВ ность импульса, вспомогательный источник напряжения 11, служащий для питания компаратора 7, преобразователя 1О напряокения во временной интервал и источника опорного напряжения 9, диоды 12, 13, резистор 14, конденсатор 15.

Стабилизированный прес разователь работает следующим образом.

При включении преобразователя автогенератор 1 преобразует постоянное напряжение, подаваемое на его вход, в переменное напряжение прямоугольной, формы периодом Т. Из этого напряжения с помощью форм сроватепя 8 пилообразного напряжения каждь1й попупернод работы йвгогёнера тора 1 формируется пилообразное напряжение периодом -j- . Это напряжение подается на вход 16 компарагрра 7 сюда подается так)«се напряжение от источника 9 опорного напряж&ния На вход 17 подается напряжение обратной связи, снимаемое с конденсатора 5, В первый момент времени напряжение на конденсаторе 5 и на входе 17

компаратора 7 равно нугио, транзистор 18 выходного каскада кокшаратора 7 огкрыт, транзистор 19 закрыт. Конденсатор 15 заряжается отвспомогательногоио. точника напряжения 11 через транзистор 18, резистор 14, переход база-эмиттер транзистора 20 ключа переменного тока 2, Постоянная времени заряда конденсатора . Ток заряда конденсатора 15 является базовым током транзистора 20 ключа переменного тока2. Транзистор 2О открывается, и прямоугольное напряжение автогенератора 1 через кшоч перекенного тока 2, выпрямитель 3, дроссель 4 поступает на конденсатор 5 (И нагрузку 6. Напряжение на конденсаторе 5 нарастает и достигает номинального значения через время t. . Поскольку постоянная времени заряда конденсатора 15 значительно меньше времени устано&ления номинального значения напряжения на нагрузке 6, то через время -fc,j( 3-4) tT конденсатор 15 полностью заряжается. Базовый ток транзистора 2О ключа переменного тока 2 становится равным нулю, он закрывается, и передача напряжения

5 автогенератора на нагрузку прекращается (преобразователь еще не работает). Напряжение с выхода компаратора 7 ся также на вход 21 преобразователя 10 напряжения во временной интервал. Этот преобразователь содержит генератор пилообразного напряжения на однопереходном транзисторе 22 и пороговое устройство 23.

(

Одновременно с зарядом конденсатора

5 15 заряжается конденсатор 24 с постоянной времени j когда напряжение на нем достигает величины напрязйёния включения транзистора 22 он открывает сяи коЕйенсатор Z4 разряжается через входную цепь транзистора 22. Из пилообразного напряжения, формируемого на конденсаторе 24 с помощью пороговсяо устройства 23, формируется импульс, длительность которого t . Этот импульс по5ступает на базу транзистора 2О ключа 2 переменного тока. На время длительности этого импульса транзистор 20 открывается и напряжение автогенератора н немрдулированное, поступает через ключ пе0ременного тока 2, вьшрямитель 3, дроссель 4 на. конденсатор 5 и нагрузку 6. Hanpjtжение на конденсаторе 5, а значит и на входе 17 компаратора 7 нарастает, н когда оно сравнивается с напряжением

5 на входе 16 компаратора 7, транзистор 18 закрывается, а транзистор 19 открь вается. Ко1щенсатор24 : быстро раарямсае ся через диод 25 и открытый транзистор 19, Преобразовагепь 10 напряжения во временной ингервап прекращает рабогу и не впияег на работу кпюча 2 переменного г ока. Одновременно через диод 12, огкрь1гый гранзисгор 19 диод 13 разряжается конденсатор 15. В установившемся режиме напряжение поступающее на 17 компаратора 7, преобразовывается в поспедоватепьность импупьсов периодом дпительность которых обратно пропорциональна вепич не напряжения на нагрузке 6, На время формирования импупьсов транзистор 18 компаратора 7 открыт, а транзистор 19 закрыт. Во время паузы открывается туранзистор 19, а транзистор 18 закрьм вается. Импуаьс с выхода компаратора 7 через резистор 14, конденсатор 15 поcVynasT на базу транзистора 2О кпюча переменного тока 2. Во время паузы кон денсатор 15 быстро разряжается через диод 12, открытый транзистор 19, диод 13. Транзистор 2О кпюча 2 переменного тока в каждый попупериод работы автоге нератора 1 открывается на время дгштег| ности импульса, поступающего с выхода компаратора 7, и закрывается на время паузы,. Таким образом, выходное напряжение кпюча переменного тока 2 оказывается модупированным По ширине. Это напряжение поступает на выпрямитель 3. На вьн ходе выпрямителя 3 получается последовательность импульсов напряжения ампли тудой Ui| , дnмтeльнocгьюt jи периодов посторения 5 . Из этих импульсов с помощью дросселя 4 и конденсатора 5 выделяется нее,значение , где К в 2Г коэф(| щиент заполнения и используется для питания нагрузки 6 При изменении напряжения на нагрузке компаратор 7 изменяет коэффициент заполнения импупьсов напряжения так, что среднее значение напряжения на нагрузке остается неизменным. Конденсат 24 преобразователя 1О напряжения вк временной интервал заряжается от тсаждого импульса выходного напряжения компаратЪра 7 и за время паузы быстро разряжается через диод 25 и открытый транзистор 19. В устенновивщемся режиме коэффициент заполнения импульсов выходного напряжения кок паратора 7 изменяется в пределах О,1О,9, конденсатор 24 не успевает зар диться до напряжения включения однопереходного транзистора 22 -и преобразоватепь напряжения во временной интервал не работает. В аварийном режиме при перегрузках или коротком замыкании увеличивается ток, потребляек(Ый нагрузкой 61 Это пр водит к возрастанию падения напряжения на выпрямителе 3 и активном сопроти&лении дроссепя 4. Транзистор 20 ключа 2 переменного тока выходит из насыщения, и паде1ше напряжения на нем также увеличивается. В результате уменьшаете напряжение на нагрузке 6. Это приводит к увеличению коэффициента заполнения импульсов выходного напряжения компаратора 7. Когда уменьшающееся в результате перегрузки напряжение на нагрузке 6 / становится меньше напряжения на входе 16 компаратора 7, коэффициент заполн&ния становится равным единице и компаратор 7 оказывается в устойчивом состоян нии, когда транзистор 18 открыт, а транзистор 19 закрыт. Напряжение автогенератора 1 поступает на нагрузку в течение времени t ,{ 3-4),2 , за которое конденсатор 15 пол костью заряжается. По окончании заряда конденсатора 15 базовый тик транзистора 20 становится равным нулю, он закрывается, и напряжение автогенератора 1 не поступает на нагрузку 6. Одновременно начинает работать пре- образователь 10 напряжения во временной интервал. Из пилообразного напряж&нйя, формируемого на конденсаторе 24, с помощью порогового устройства 23 формируется импульс, длительностью периодом Т t . Этот импульс посту пает на базу транзистора 20 ключа 2 переменного тока . Транзистор ЯО открывается и немодулированное напряжение автогенератора 1 подается на нагрузку в течение времени tt,. Если перегрузка есть, напряжение на конденсаторе 5 достагает величины, при которой компаратор 7 не изменяет своего состояния, Этот процесс повторяется до тех пор, пока существует перегрузка. Таким образом, при перегрузке или коротком замыкании устройство работает в режиме импульсной перегрузки. Как только перегрузка исчезнет, от очеред кого импульса преобразователя 10 иарвскения во временной интервал гранзио Р ключа переменного тока открывается, Напряжение автогенератора 1 поступает на нагрузку, Зя время :t напряенив на конденсаторе 5 достигает величины, при которой компаратор 7 изменяет свое состояние. Транзистор 18 закрывается, а транзистор 19 откр таегся. Конденсатор 15 разряжается через диод 12, открытый транзистор 19 и диод 13. Конденсатор 24 также разряжается через диод 25 и открытый тра зистор 19. Преобразоватепь напряжения во временной интервал 10 прекращает работу. Устройство начинает работать в установившемся режиме. Обеспечение защиты от перегрузок и коротких замыканий устраняет неоохо димость разработки специального устройства защиты от Перегрузки. Работа ста би визирован ног о преобразователя Hanpstжения без защиты от перегрузки может привести к выходу из строя как самого преобразователя, так и первичного источника. Автоматическое включение стабилизи|)ованного преобраэоватегеЯ искшоч ет броски напряжения на нагрузке. Исключение бросков выходного напряжения расширяет область применения стабилизи рованного преобразователя напряжения, так как Многие устройства не дотускают бросков питающего напряжения. Формула изобретени 1. Стабилизированный преобразовател постоянного напряжения в постоянное, содержащий автогегшратор, входом соединенный с выводом для подключения к питающему источнику, а выходом через последовательно соединенные диодно-травзисторный ключ переменного тока, выпрямитель и фильтр - с выводом для подключения нагрузки, и компаратор, входы которого соединены соответственно с вььходами источника опорного напряжения, формирователя пилообразного напряжения и указанного фильтра, отличающийс я тем, что, с целью повышения его надежности, выход компаратора подключен к базе транзистора указанного диодHty-транзисторного ключа через дополнительно введенные и последовательно соединенные резистор, шунтированный диодом, и конденсатор. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что, с целью исключения бросков напряжения на нагрузке при включении, к вьтходу компаратора подклю1ен входом дополнительно введенный преобразователь напряжения во временной интервал, выходом соединенный с базой транзистора диодно-транзисгорноГо ключа переменного тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент ФРГ № 123О119, кл, 42 f 1/56, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 419873, кл. Q 05 F 1/56, 1972.

122 T