Стабилизированный конвертор Советский патент 1979 года по МПК H02M3/335 

i

Изобретите относится к электротехнике, а именно, к стабилизированным преобразователям напряжения, и может быть использовано в устройствах электропитания электронной аппаратуры.

Известны стабилизированные преобразователи напряжешя, содержащие ключевой элемент, накошпельньш дроссель, нагружершый на выпрямитель, задающш генератор и схему управления, питаемые от входногсУ напряжения, и элемент опорного напряжения 1.

Недостатком указанньгх устройств является нал1гчие всплеска тока в цепи ключевого элемента и перенапряжений на выходе нреобразователя при включении питания. Этот недостаток обусловлен тем, что нри включении напряжения гагга1шя происходит отнирание ютючевого элемента н время, в течение которого напряжение на задающем генераторе нарастает до величины, обеспечивающей его запуск, что приводит к агижению надежности этих устройств.

Наиболее близким по тех1шческому решению к данному изобретению является стаб1шизиро. ва1шый ко1шертор, содержащий генератор, выход которого соединен с одним входом блока . управления, выходом а)едш)енного со входом ключевого элемента, включенного последовательно с перв1гаюй обмоткой трансформатора, втор -иная обмотка которого соедгаеиа с однотактным выпрямителем, через элемент опорного напряжения соед1 ненным с другим входом блока управления, причем в цепь между положительной шиной питания, соединенной с первичной обмоткой трансформатора, и входом ключевоГО элемента включен запускающий резистор, а отрицательная ноша питания соединена с ключевым элементом непосредственно 2.

К недостаткам указанного устройства относится всплесков тока в цепи регулирующего элемента и перенапряжений на выходе вьшрямителя нри В1спючении питания, что приводит к снижен1Ю надежности устройства. Указашше недостатки обусловлены тем, что при включении питания ключевой элемент открывается по цепи запускающего резистора и - находится в открытом состоянии до момента

запуска задающего генератора. В течение этТого времени в цепи ключевого злеметга протекает импульс тока, амплитуда .которого определяется внутренним сопротивлением источника питания.

Целью изобретения является исключение всплесков тока на входе и перенапряжений на вьрсоде конверторов при скачкообразном включении питающего напряжения, повышение надежности и улучшения массогабаритных характернотик.

Указанная цель достигается тем, что в конверторе, охарактеризованном вышеназванными признаками, между входом ключевого злемента и запускаюшим резистором включен введенный ограничительный резистор, а между точкой соединения зтих резисторов и отрицательной шиной питания включен введенный интегрирующий конденсатбр.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устрюйства.

Стабилизированный преобразователь напряжения содержит ключевой злемент 1, вход которого чфез запускающий резистор 2 и ограничительный резистор 3 соединен с положительной шиной источника питания, трансформатор 4, первичная обмотка 5 которого вю1ючена после довательно с ключевым элементом 1, вторичную обмотку 6 трансформатора 4, задающий генератор 7 и блок управления 8, подключенные к выходу предварительного стабилизатора 9. Выход задающего генератора 7 подключен к од1юму входу блока управления 8, второй вход которого через злемент опорного напряжения 10 соединен с выходом конвертора. Выход схемы управления соединен со входом ключевого элемента 1, Между точкой соединения резисторов 2 и 3 и отрицательной шиной источника питания включен интегрирующий конденсатор 11, ко вторичной обмотке 6 подЮ1ючен о дно полу пер йодный выходной выпрямитель 12.

Предлагаемое устройство работает следующим образом: в момент скачкообразного включения питания напряжение на интегрирующем конденсаторе 11 равно нулю и, затем, нарас ает по зкспоненциальному закону, что обес печивается нахождением ключевого элемента 1 в закрытом состоянии. Через время, определяемое параметрами интегрирующего конденсатора 11 и запускающего резистора 2, когда напряжение на интегрирующем конденсаторе 11 достигнет величины, достаточной для насыщени ключевого злемента 1, последний открывается. В течение указанного времени напряжение на выходе предварительного стабилизатора 9 достигает величины, достаточной для запуска задающего генератора 7 и срабатывания блока управления 8 с заданными временными параметрами. После открывания ключевого элемента I происходит накопление энергии в первичной обмотке 5 трансформатора 4, при этом величина тока в цепи ключевого элемента 1 определяется, в основном, индуктивным сопротивлением первичной обмотки 5, Чрез время, определяемое скважностью работы задающего генератора 7, ключевой элемент 1 закрывается, и энергия, накопленная в магнитном (юле первичной обмотки 5 трансформатора трансформируется во вторичную обмотку 6, приводя к появлению напряжения на выходе преобразователя. При этом интегрирующий конденсатор 11 разряжается через схему управления 8, а резистор 3, включенный в депь разряда конденсатора 11, ограничивает ток блока управления 8. До момента времени, когда напряжение на выходе выпрямителя достигнет величины на1фяжения на элементе опорного напряжения 10, ключевой элемент 1 работает со скважностью задающего генератора 7, чем обеспечивается плавное повышение выходного напряжения преобразователя, после чего происходит включение обратной связи и гфеобразователь переходит в статический режим работы с временными параметрами, определяемыми величиной выходного напряжения.

Таким образом, включение в цепь запускающего резистора интегрирующей RC-цегш, постоянная времени которой бсльще постоянной времени выхода на режим задающего генератора, позволяет полностью устранить всплески тока в цепи ключевого элемента и перенапряжение на выходе выгфямителя при скачкообразном включении напряжения питания, что существенно повышает надежность преобразователя.

Кроме того, устранение всплесков тока в цепи ключевого элемента позволяет значительно снизить требования, предъявляемые к предельно допустимым значениям рассеиваемой мощности и коллекторного тока ключевого злемента, и, в конечном счете, значительно уменьшить вес и габариты последнего.

Так например, в стабилизированном конверторе напряжения, выполненном по предлагаемой схеме, но при отсутствии RC-цепи, бросок тока в цепи ключевого элемента при включении источника питания напряжением 34 вольта составляет 6А, что требует установки в качестве ключевого элемента транзистора типа 2Т908А масса которого составляет примерно 20% веса преобразователя.

При тех же параметрах остальных узлов -преобразователя, установка RC-ueim в цепь запускающего резистора гфиводит к полному устранению всплеска тока и позволяет использовать в качестве ключевого элемента транзистор меньщей МО1Щ1ОСТИ, тип которого определяется мощ ностью нагрузки преобразоваге;гя (например 2Т603В). Кроме того, устранение перенапряжений на выходе выпрямителя позволяет также исключить из преобразователя схему защиты от перенапряжений, использование которой, как правило, необходимо при наличии перенапряже ний на его выходе. В результате общая масса преобразователя снижается на 20-30%. Формула изобретения Стабилизировагаый конвертор, гаттаемый от (Предварительного стабилизатора, содержащий задающий генератор, выход которого Соединен с одним входом блока управления, выходом соединенного со входом ключевого элемента, включе.(ного последовательно с первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка которого соед}шена с однотактным выходным выпрямителем, выходом через злемент опорного напряжения соединенным с другим входом блока управления, причем в цепь между положительной шиной питания, соединенной с первичной обмоткой трансформатора и входом ключевого элемента включен запускающий резистор, а отрицательная щина питания соединена с ключевым злементом непосредственно, отличающийся тем, что, с целью исключения всплесков тока на входе н перенапряжений на выходе, конвертора при скачкообразном включении питающего напряжения, повыщения надежности и улучшения массогабаритных характеристик, между входом ключевого злемента и запускающим резистором включен введенный ограничительный резистор, а между точкой соединення этих резисторов и отрицательной шиной питания включен введенный интефнрующий конденсатор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США N 3925716, кл. 321-2, 1975. 2.Патент США № 391628, кл. 321-2, 1975.

-t-

1й +

-