Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1979 года по МПК H02M3/335 G05F1/64 

Изобретение отлосится к электротехнике и предназначено д.ля использования в качестве вторичного источника электропитания различных радиоэлектронных устройств.

Известны стабилизированные преобразователи напряжения, содержащие двухтактный инвертор с трансформаторным выходом 1, 2.Наиболее близким к изобретению по техническому решению является стабилизированный преобразователь ностоянного напряжения в постоянное, содержащий задающий генератор, усилитель .мощности на транзисторах, предварительный усилитель, включенный между выходом задающего генератора и входом усилителя мощности, ключевой элемент на транзисторе, включенный-в питающую цепь предварительного усилителя, измерительно-усилительный узел, входом соединенный с выводами для подключения нагрузки, а выходом - со входом широтноимпульсного модулятора, и вспомогательный источник постоянного напряжения 3.

Недостатком известных преобразователей является отсутствие защиты транзисторов усилителя мощности от перегрузки во

время переходных процессов, возникающих нри включении и выключе1Н1и преобразователя.

Цель изобретения - защита транзисторов усилителя мощности от перегрузки во время переходных процессов, возникаюпхнх при включении и выключении преобразователя.

Эта цель достигается тем, что в стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий задающий генератор, усилитель мощности на транзисторах, предварительный усилитель, включенный между выходом задающего генератора и входом усилителя мощности, ключевой элемент на транзисторе, включенный в питающую цепь предварительного усилителя, измерительно-усилительный узел, входом соединенный с выводами для подключения нагрузки, а выходом - со входом широтно-имнульсного модулятора, и вспомогательный источник постоянного напряжения, введены дополнительный источник постоянного напряжения, включенный встречно вспомогательному источнику постоянного напряжения и защитный транзистор, подключенный эмиттером к эмиттеру транзистоpa ключевого элемента, коллектором - к базе транзистора ключевого элемента, а базой через резистор.,соединенный с выходом вспомогательного источника постоянного напряжения и через цепочку из последовательно соединенных стабилитрона и резистора - с выходом дополнительного источника постоянного напряжения. Принципиальная электрическая схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения в постоянное представлена на чертеже. Стабилизированный преобразователь содержит задающий генератор 1, предварительный усилитель 2, усилитель мощности 3, на транзисторах, ключевой элемент 4 на транзисторе, измерительно-усилительный узел 5; вспомогательный источник постоянного напряжения на диодах 6 и 7 и конден саторе 8, широтно-импульсный модулятор на транзисторах 9, 10, выпрямитель II, конденсатор 12 и резисторы 13, 14, 15, 16. Кроме того преобразователь содержит дополнительный источник постоянного напряжения на диодах 17, 18, конденсаторе 19 и орган защиты на защитном транзисторе 20, стабилитроне 21 и резисторах 22 и 23. К эмиттеру транзистора 10 широтно-импульсного модулятора подключен опорный стабилитрон 24. Стабилизированный преобразователь работает следующим образом. При подаче на входные зажимы напряжения питания начинает генерировать задаю щий генератор I, синхронизируя работу пред варительного усилителя и щиротно-импульсного модулятора. При этом на выходной диагонали выпрямителя 11 появляются импульсы пилообразной формы. Когда пилообразное напряжение превышает величину напряжения на стабилитроне 24, транзисторы 10 и 4 заперты, а следовательно,напряжение с конденсатора 8 не подается на предварительный усилитель и напряжение на его выходе равно нулю. В момент сравнения пилообразного напряжения с напряжением на стабилитроне 24 открываются транзисторы 10 и 4, а предварительный усилитель подключается к вспомогательному источнику постоянного напряжения. С этого момента начинает протекать ток через тот из транзисторов предварительного усилителя, к базовым цепям которого в данный полупериод приложено открывающее напряжение, снимаемое с задающего генератора. На выходных обмотках трансформатора предварительного усилителя появляется импульс напряжения, длящийся до окончания полупериода напряжения задающего генератора. При этом открыт один из силовых транзисторов усилителя мощности. В следующий полупериод цикл повторяется , с той лишь разницей, что открываются другие транзисторы предварительного усилителя и усилителя мощности. Таким образом, на выходе усилителя мощности формируется переменное прямоугольное напряжение с паузой на нуле, которое после выпрямления и фильтрации подается на нагрузку. При увеличении, например, выходного напряжения по какой-то причине происходит уменьщение напряжения на выходе измерительноусилительного узла, в результате чего уменьщается ток транзистора 9 и скорость перезаряда конденсатора 12. При этом момент сравнения пилообразного напряжения с напряжением стабилитрона 24 наступит позже по отнощению к началу полупериода. Следовательно, длительность импульса на выходе усилителя мощности уменьшится таким образом, что выходное напряжение останется неиз.менным. При запуске преобразователя, как отмечалось выше, происходит заряд входного конденсатора и конденсатора 8 с конечной скоростью. Вследствие того, что база транзистора 20 через резистор 23 подключена к вспомогательному источнику постоянного напряжения, транзистор 20 открыт и шунтирует переход эмиттер-база ключевого элемента транзистора 4, поддерживая его в закрытом состоянии и препятствуя протеканию тока через транзисторы предварительного усилителя и усилителя мощности. Такое состояние схемы длится до тех пор, пока напряжение на конденсаторах 19 и 8 не достигнет напряжения стабилизации стабилитрона 21, после чего начинает протекать ток по цепи резистор 22, стабилитрон 21, резистор 23. Параметры этой цепи легко могут быть выбраны так, чтобы после включения стабилитрона 21 потенциал базы транзистора 20 стал запирающим. После выключения транзистора 20 становится возможным нормальное функционирование схемы, на работу которой в дальнейшем он не оказывает никакого влияния. Параметры стабилитрона 21 выбираются таким образом, чтобы напряжение на конденсаторе 8 в момент включения стабилитрона 21 было достаточным для обеспечения режима насыщения транзисторов усилителя мощности. При выключении преобразователя либо в аварийных режимах устройство работает в обратном порядке. При снижении напряжения на конденсаторах 19 и 8 до величинь напряжения стабилизации стабилитрона 21 происходит открьшание транзистора 20, который выключает транзистор 4 и тем самым снимает питание с предварительного усилителя. Таким образом, исключается возможность ненасыщенных режимов транзисторов усилителя мощности и обеспечивается защита их от импульсных перегрузок во время включения и выключения преобразователя.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий задающий генератор, усилитель мощности на транзисторах, предварительный усилитель, включенный между выходом задающего генератора и входом усилителя мощности, ключевой элемент на транзисторе, включенный в питающую цепь предварительного усилителя, измерительно-усилительный узел, входом соединенный с выводами для подключения нагрузки, а выходом -со входом широтно-импульсного модулятора, и вспомогательный источник постоянного напряжения, отличающийся тем, что, с целью защиты транзисторов усилителя мощности от перегрузки во время переходных процессов, возникающих при включении и выключении преобразователя, в него введены дополнительный источник постоянного напряжения, включенный встречно вспомогательному источнику постоянного напряжения, и транзистор, подключенный эмиттером к эмиттеру транзистора ключевого элемента, коллектором - к базе транзистора ключевого элемента, а базой через резистор, соединенный с выходом вспомогательного источника постоянного напряжения и через цепочку из последовательно соединенных стабилитрона и резистора - с выходом дополнительного источника вспомогательного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 278781, кл. G 05 F 1/52, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР № 420063, кл. Н 02 М 3/32, 1972.

3.Авторское свидетельство СССР № 419877, кл. G 05 F 1/64, 1972.