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

I

Изобретение относится к области электропитания радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано в устройствах, обеспечивающих преобразование напряжения сети постоянного тока в стабилизированное напряжение постоянного тока на нагрузке.

Известны стабилизированные преобразователи постоянного напряжения в постоянное 1. Наиболее близким техническим решением является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий усилитель мощности, выходом подключенный через выпрямитель и фильтр ко входу широтно-импульсного модулятора и к выходным клеммам, задающий генератор с обмотками управления, одни выводы которых через резисторы включены в цепь баз транзисторов усилителя мощности, с обмотками запирания, одни выводы которых через диоды, включенные в проводящем направлении, так же подключены к базам указанных транзисторов, и вспомогательной обмоткой, соединенной с широтно-импульсным модулятором, регулирующий транзистор, один из силовых электродов которого подключен к точке соединения эмиттеров транзисторов усилителя мощности, а управляющий электрод соединен с выходом широтно-импульсного модулятора и входные клеммы, соединенные со входом задающего генератора и входом усилителя мощности 2.

В закрытом состоянии регулирующего транзистора, составляющем больщую часть периода колебаний преобразователя, ток протекает и по обмотке управления и по обмотке запирания. В результате этого цепь управления потребляет больщую мощность, что снижает надежность известного преобразователя напряжения.

Типовым отказом транзисторов при низких напряжениях на их силовых электродах является замыкание перехода эмиттер-коллектор вследствие теплового пробоя. Поэтому в данном случае регулирующий транзистор нельзя использовать дополнительно в качестве исполнительного органа защиты источника питания от перегрузок и защиты нагрузки от перенапряжений.

Цель изобретения - повышение надежности и расширейие функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в Стабилизированном преобразователе постоянного напряжения в постоянное, содержащем усилитель мощности, выходом подключенный через выпрямитель и фильтр ко входу щиротно-импульсного модулятора и к выходным клеммам, задающий генератор с обмотками управления, одни выводы которых через резисторы включены в цепь баз транзисторов усилителя мощности, с обмотками запирания, одни выводы которых через диоды, включенные в проводящем направлении, так же подключены к базам указанных транзисторов, и вспомогательной обмоткой, соединенной с широтно-импульсным модулятором, регулирующий транзистор, один из силовых электродов которого подключен к точке соединения эмиттеров транзисторов усилителя мощности, а управляющий электрод соединен с выходом щиротноимпульсного модулятора и входные клеммы, соединенные со входом задающего генератора и входом усилителя мощности, другой силовой электрод регулирующего транзистора подключен к другил выводам обмоток запирания. При этом другие выводы обмоток управления соединены с точкой соединения эмиттеров транзисторов усилителя мощности

В выходную цепь вклю.чен датчик контролируемого параметра, выходом соединенный с управляющим электродом регулирующего транзистора.

К управляющему электроду регулирующего транзистора подключен выходом блок дистанционного управления.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного стабилизированного преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

К входным клеммам 1 входом подключены задающий генератор 2 и усилитель мощности 3, выход которого через выпрямитель 4 ,и фильтр 5 соединен со входом щиротноимпульсного модулятора 6 и выходными клеммами 7. Обмотки управления 8 и 9 задающего генератора 2 через резисторы 10 и 11 подключены ко входамтранзисторов 12, 13 усилителя мощности. Одни выводы обмоток запирания 14 и 15 через диоды 16 и 17, включенные в проводящем направлении, соединены с базами транзисторов 12, 13 усилителя мощности, а другие выводы указанных обмоток через регулирующий транзистор 18 подключены к эмиттерам транзисторов 12, 13 усилителя мощности. Вспомогательная обмотка 19 задающего генератора 2 подсоединена к широтно-импульсному модулятору 6, выход которого подключен к управляющему электроду регулирующего транзистора 18.

В выходной цепи между фильтром 5 и выходными клеммами 7 включен датчик контролируемого параметра 20, выход которого и выход блока 21 дистанционного управления подключены к управляющему электроду регулирующего транзистора 18.

Предположим, что в начале периода работы задающего генератора 2 регулирующий транзистор 18 закрыт, напряжение на обмотке управления 8 имеет отпирающую полярность, а напряжение на обмотке управления 9 имеет запирающую полярность. Под действием указанных напряжений транзистор 12 усилителя мощности находится в открытом состоянии, а транзистор 13 усилителя мощности закрыт. При этом энергия с входных клемм 1 через усилитель мощности 3, выпрямитель 4 и фильтр 5 поступает на выходные клеммы 7 и на вход щиротно-импульсного модулятора 6. Под действием сигнала на выходе щиротно-импульсного модулятора 6 регулирующий транзистор 18 отпирается, а напряжение запирающей полярности с обмотки запирания 14 через диод 16 и регулирующий транзистор 18 подается на вход транзистора 12 усилителя мощности и запирает его. При этом транзистор 13 усилителя мощности под действием напряжения запирающей полярности с обмотки управления 9 также продолжает находиться в закрытом состоянии. Таким образом поступление энергии со входных клемм 1 на выходные клеммы 7 прекращается.

В силу симметрии схемы стабилизированного преобразователя через полпериода колебаний задающего генератора 2 картина подачи напряжений с обмоток управления 8, 9 и обмоток запирания 14 и 15 на входы транзисторов 12, 13 усилителя мощности и работа указанных транзисторов изменяется на противоположную.

При перегрузках стабилизированного преобразователя постоянного напряжения в постоянное или при возникновении перенапряжений на выходных клеммах 7 срабатывает датчик контролируе.мого параметра 20 и воздействует на регулирующий транзистор 18. В случае перегрузок по току, стабилизированный преобразователь автоматически переходит из режима стабилизации напряжения в режим ограничения выходного тока. При снятии перегрузки по току устройство питания возвращается в первоначальный режим стабилизации напряжения, В случае перенапряжений на выходных клеммах 7, регулирующий транзистор 18 отпирается, оба транзистора 12, 13 усилителя мощности запираются и напряжение на выходных клеммах 7 становится равным нулю. Автоматическое включение и выключение стабилизированного преобразователя постоянного напряжения в постоянное осуществляется с помощью блока 21 дистанционного управления. При наличии сигнала с выхода блока 21 дистанционного управления регулирующий транзистор 18 отпирается и напряжение на выходных клеммах 7 отсутствуex. Подается напряжение на выходные клеммы 7 лишь при снятии сигнала с выхода блока 21 дистанционного управления. Таким образом в предложенном устройстве импульсы управления транзисторами усилителя мощности с переменной длительностью и без паузы на нуле формируются путем модулирования напряжения запирающей полярности. При этом ток в обмотке запирания и обмотке управления протекает одновременно меньшую часть периода колебаний задающего генератора. Кроме того, напряжение на обмотках запирания в предложенном устройстве электропитания требуется меньщее, чем в прототипе, благодаря этому снижается потребление мощности в цепи управления. При тепловом пробое регулирующего транзистора под действием напряжений с обмоток управления и обмоток запирания транзисторы усилителя мощности запираются и напряжение на выходной цепи устройства электропитания спадает до нуля. Если преобладает вероятность обрыва выводов регулирующего транзистора, то последний легко резервируется путем параллельного включения резервного транзистора, на вход которого можно подать сигнал с датчика контролируемого параметра. Так как резервный транзистор будет работать в режиме ожидания, то на нем потерь мощности не будет (в прототипе резервный транзистор необходимо держать в насыщенном состояНИИ и включать последовательно с резервируемым регулирующим транзистором). Таким образом в предложенном стабилизированном преобразователе напряжения постоянного тока в постоянный регулирующий транзистор дополнительно можно использовать в качестве исполнительного органа защиты. Благодаря этому снижается количество функциональных узлов источника электропитания и уменьшается вероятность аварийных ситуаций на его выходе вследствие неисправности полупроводниковых приборов. Формула изобретения 1. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий усилитель мощности, выходом подключенный через выпрямитель и фильтр ко входу щиротно-импульсного модулятора и к выходным клеммам, задающий генератор с обмотками управления, одни выводы которых через резисторы включены в цепь баз транзисторов усилителя мощности с обмотками запирания, одни выводы которых через диоды, включенные в проводящем направлении, так же подключены к базам указанных транзисторов, и вспомогательной обмоткой, соединенной с широтно-импульсным модулятором, регулирующий транзистор, один из силовых электродов которого подключен к точке соединения эмиттеров транзисторов усилителя мощности, а управляющий электрод соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, и входные клеммы, соединенные со входом задающего генератора и входом усилителя мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, другой силовой электрод регулирующего транзистора подключен к другим выводам обмотки запирания, при этом другие выводы обмоток управления соединены с точкой соединения эмиттеров транзисторов усилителей мощности. 2. Стабилизированный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в выходную цепь включен дополнительно введенный датчик контролируемого параметра, выходом соединенный с управляющим электродом регулирующего транзистора, 3. Стабилизированный преобразователь I . по пп. 1, 2, отличающийся тем, что к управляющему электроду регулирующего транзистора подключен выходом дополнительно введенный блок дистанционного управления. Источники информации, принятые во вни.мание при экспертизе 1. Коссов О. А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. -Энергия, 1964, с. 232, рис. 9-9. 2. Авторское свидетельство СССР № 251021, кл. Н 02 М 3/335, 1968.