Однотактный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК H02M3/335 

(54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания средст связи и в вычислительной технике. Известны однотактные регуляторы напряжения, содержащие регулирующий транзистор с первичной обмоткой трансформатора, диод с обмоткой возврата и вторичную обмотку трансформатора с выпрямителем и фильтром 1. Недостатком известного устройств является большой объем трансформато ра, так как в нем перемагничивание сердечника происходит по частной пе легистерезиса, что увеличивает а тивную площадь сечения сердечника. Другим недостатком этого устройств является высокое напряжени-е U, переходе эмиттер-коллектор регулитрующего транзистора, когда он нахо дится в закрытом состоянии. Известны также однотактные регулируемые преобразователи постоянного напряжения, содержащие сиЛО1.ОЙ и маломощный транзисторные каскс1ды, вк.шоченны1е в первичные полуобмотки выходного трансформато ра, вторичная обмотка которого нагруже :а на выпрямитель с фильтром, а также схему управления силовым транзистором 2. Недостатком этого преобразователя является низкая функциональная надежность, обусловленная тем, что напряжение на запертом силовом транзисторе достигает величины 2 и хмакс . Целью изобретения является повышение функциональной надежности. Поставленная цель достигается тем, что в однотактном преобразователе постоянного напряжения, содержащем регулирующий транзисторный каскад, в котором последов.ательно соединенные регулирующий транзистор и первичная обмотка трансформатора включены между выводами источника питания, вспомогательный транзисторный каскад, в котором вспомогательный транзистор силовым выводом соединен последовательно с обмоткой возврата, а базой подключен к обмотке обратной связи трансформатора, во вторичную обмотку которого включен диод в прямом направлении, снабженный также управляющим устройством, подключенным выходом к управляквдему входу регулирующего транзистора. вспомогательный транзисторный каскад подключен к выводам источника питания через дополнительно введенный стабилизатор напряжения. На чертеже представлена принципиальная схема предложенного однотактного преобразователя постоянного напряжения. Преобразователь напряжения содержит регулирующий транзисторный каскад 1, в котором последовательно соединенные регулирующий транзистор 2 и первичная обмотка 3 трансформато ра 4 включены между выводами 5 и б источника питания; вспомогательный транзисторный каскад 7, в котором последовательно соединенные вспомогательный транзистор 8 и обмотка возврата 9 трансформатора 4 также подключены к выводам 5 и б источника питания через стабилизатор напряжени 10, а база вспомогательного транзистора 8 подключена к обмотке обратной связи 11 трансформатора 4. Ко вторич ной обмотке 12 трансформатора 4 подключен диод 13 в прямом направлении . Управляющее устройство 14 выход подключено к управляющему входу регу лирующего транзистора 2, Преобразователь работает следующим образом. . Регулирующий транзистор 2 каскад 1 управляется коммутирующими импуль сами от управляющего устройства 14, выполненного, например, на управля емом мультивибраторе. Относительная длительность импульсов, формируемых управляющим устройством 14, про, порциональна величине выходного напряжения, снимаемого со вторичной обмотки 12 через диод 13. При открытом регулиру ощем транзисторе 2 (прямой ход) сердечник трансформатора 4 намагничивается током, протекающим по первичной обмотке 3 трансформатора 4. После окончания прямого хода осуществляется обратное перемагничивание сердечника трансформатора 4. Для его обратного перемагничивания используется вспомогательный транзисторны каскад 7. Во время перемагничивания вспомогательный транзистор 8 удерживается в открытом состоянии за сч положительной, обратной связи обмотки 11 трансформатора 4. При этом перемагничивающий ток протекает от вывода 5 источника питания через обмотку возврата 9 трансформатора 4 ОТКРЫТЫЙ транзистор 8, стабилизатор напряжения 10 к выводу 6 источника питания. Для перемагничивания сердечника трансформатора 4 потребл ется незначительная энергия, поэто стабилизатор напряжения 10 выпол.нястся маломощным. Транзисторный каскад 7 может быть подключен через стабилизатор напряжения и к другому источнику питания. Во время переагничивания сердечника трансформаора 4 в его обмотку 3 трансформирутся напряжение, и к закрытому реулирующему транзистору 2 прикладыватся напряжение, максимальная величиа которого определяется выражением . сг где U|t3, - напряжение на закрытом регулирующем транзисторе 2; вх.иакс- максимальное напряжение на входе преобразователя; UCT напряжение на выходе стабилизатора напряжения 10; напряжение, трансформируемое в обмотку 3 трансформатора 4 во время перемагничивания его сердечника. Напряжение на выходе стабилизатоустанавливается так, чтобы оно оставалось неизменным при изменении напряжения на входе преобразователя в диапазоне от UBX.MHH. ДО UexMOKCf где UB.. мальное напряжение на входе преобразователя. С достаточной степенью точности можно принять UUX.MHH U(. . Тогда напряжение на закрытом транзисторе 2 определяется выражением e.jc.MuH -yij при кратности изменения входного напряжения .макс W( .макс Отсюда llgit 1 б 7 Ugy . коэффициенте заполнения Kj 0,5 (). Изобретение позволяет повысить функциональную надежность за счет Снижения напряжения на закрытом регуЛирующемтранзисторе при прочих 2U равных условиях в j.-f,, 1,2 1,0 f Ugy. f Olj-t раза .при коэффициенте заполнения Кз 0,5. При использовании регулирующего транзистора в предлагаемом устройстве в таком же режиме как и в прототипе,, т.е. при значении напряжения на его переходе эмиттер-коллектор, равном удвоенному напряжению питания U достигается коэффициент заполнения К, 0,6 , (в прототипе KJ 0,5). А увеличение коэффициента заполнения позволит снизить потери в открытых полупроводниковых приборах и потери на переключение, а также уменьшить объем силового трансфСрматора. Формула изобретения Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий

)6

регулирующий транзисторный каскад, в котором последовательно соединенные регулирующий транзистор и первичная обмотка трансформатора включены между выводами источника питания вспомогательный транзисторный каскад, в котором вспомогательный транзистор силовым выводом соединен последовательно с обмоткой возврата, а базой подключен к обмотке обратной связи трансформатора, во вторичную обмотку которого включен диод в прямом направлении, снабженный также управляющим устройством, подключенным выходом к управляющему вхо16

ду регулирующего транзистора, о тличающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, вспомогательный транзисторный каскад подключен к выводам источника питания через дополнительно введенный стабилизатор напряжения .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

в автоматике , 77, № 9, М., Сов. радио , с. 147-152.

2.Заявка Фаанции № 2300454, кл. Н 02 М 3/335, 1976.