Стабилизированный конвертор Советский патент 1979 года по МПК H02M3/335 

Данньй стабилизированный конвертор относится к электротехнике, и предназначен для использования в устройствах электропитания радиоэлектронной аппара туры. Известен стабилизированньй крнвер- тар, используемый для преобразования и стабилизации вьшрямленного напряясе- ния промышленной сети, содержащий йк пульсный стабилизатор напряжения, инвертор, выходные выпрямители, фильтры ij Наиболее близким техническим реш&нием к данному изобретению является стабилизированньШ конвертор, содержащий подключенный входом к входным выводам двухтактный магнитно-транзисторный инвертор, вторичная обмотка выходного трансформатора которого через выпрямитель соединена с коллектором регулирующего транзистора, эмиттер которого через дроссель LCD -фильтра соединен с одним из выходных выводов, к которому подключен вход измерительного блока, вь ход которого соединен с одним из входов блока сравнения, выходом соединенного со входом формирователя, вькод которого соединен с. управляющими входом регулирующего транзистора, и опорный узел, причем другой Ьыходной вывод соединен со средней точкой вторичной обмотки выходного трансформатора инвертора 2}. Недостатками . данного конвертора являются: наличие фильтра на выходе выпрямителя инвертора, большие динамические потери в транзисторах инвертора (особенно при частотах преобразования 20 кГц), снижающие надежность работы и КПД последнего, а также вызывающие необходимость использования для транзисторов инвертора громоздких ,радиато-;, ров,. Цель изобретения - уменьшение габаритов и массы, повышение К1Щ и надежности стабилизированного конвертора. Указанная цель достигается тем, что в стабилизированном конверторе 2j между входом блока сравнения и вь ходом опорного узла включен введенный ,36 резистор, шунтирующий одну из диагоналей введенного выпрямительного, моста, другая- диагональ которого через введенный дроссель соединена с введенной дополнительной обмоткой, выходного траНсфо матора указанного инвертора, На фиг. 1 представлена структурная схема стабилизированного конвертора. Стабилизированный конвертор содержит самовозбуждающийся двухтактный ксагнито-транзйсторный: инвертор 1 с транзистором 2 и трансформатором 3 на вьиоде со вторичными обмотками 4 и 5, вьтрямитель 6, подключенный ко вторичной обмотке 4 трансформатора 3, подсоединенный к выходу выпрямителя 6 импульсный стабилизатор 7, состоящий из регулирующего транзистора 8, дросселя 9 конденсатора 10, измерительного 11, вькод которого соединен с одним из входов блока сравнения 12, опорного узла 13 и формирователя 14, выходом соединенногос регулирующим транзистоjpoM 8, Дополнительная |оёмртка 5 выходного трансформатора 3 через дроссель 15 Подключена к одной из диагоналей BIE П рямитепьного моста 16, другая диагональ которого шунтируется резистором 17.; ;:.-:;;:::-;; , ; , , На.фиг. 2а изображено Переменное напряжение Unp. , подаваемое с рбМотки 5 трансформатора 3 на вход формирую- щёй цепи. На фиг. 26 пунктирной линией изображено переменное напряжение пилообразной формы и г,. (Которое было бы (получено на выходе .ирзгютей цепи (резисторе 17), если бы в ней отсутствовал мостовой вьшрямитель 16. Частота данного напряжения и частота переменного напряжения прямоугольной формы одйна.ковы. На фиг. 26 сплошной линией изрб;раж;енО переменное напряжение пилообраз ной формы удвоенной частоты .пи. I полученноена выходе формирующей цепи при йаличии в ней мостового выпрямите.ЛЯ. :,. ;. На фиг. За пунктирной линией изображено напряжение опорного узла U. сплошной линией - напряжение на выходе измерительного блока ,,9. Пилообразное напряжение Uo.-.,. VAB пил. женноё на рис. За, представляет собой разность напряжения на выходе опорного узла UQ и выходного напряжения фор мирующей цепи .|1ИА. На рис„ 36 изображен ток 1 . выходе блока для сравнения, йа рис. Зв - ток 1ф н выходе формирователя. Форма коллектор8ого тока 1 k регулирующего транзистора 8 изображена на рис, 3г. На рис. 3 д и Зе изображены коллекторный ток IK ущэрансзистора 2 инвертора 1 и напряженизиц у ц. участка коллектор-эмиттер анного транзистора. Рассмотрим принцип формирования пилообразного Напряжения и его особенности. На вход формирующей цепи (дроссель 15) подается прямоугольное напря- жение (рис. 2а) с обмотки 5 трансформатора 3, Если бы в формирующей цепи отсутствовал мостовой вьтрямитель 16, то наее зыходе (резисторе 17) имело, бы местб переменное напряжение пилообразной формы (рис. 26, штриховая ли- ния), частота которого совпадала бы с частотой напряжения на обмотке 5, а экстремальные значения этого пилообраз-. ного напряжения совпадали бы с моментами переключения транзисторов инвертора. При наличии выпрямительного моста 16 на выходе формирующей цепи получается однополярное пилообразное напряжение удвоенной частоты (рис. 26, сплошная линия), а минимум этого, напряжение всегда совпадает с серединой полупериода напряжения на обмотке 5. На эту особенность данного пилообразного напряжения обращается особое внимание, так как она позволяет реализовать цепь предлагаемого изобретения. Рассмотрим процессы, происходящие в стабилизированном конверторе для полупериода преобразования инвертора 1, когда транзистор 2 открыт. На интервалах и t3-t4(pnc. 3 а) напряжение -{ио.э-и,,дв.пил.и.э. °э™ блок .сравнения 12,формирователь 14 и регупиi рующий транзистор 8 находятся в запертом состоянии, коллекторный ток транзистора 2 инвертора 1 на этих интервалах равен току намагничивания трансформатора 3. На интервале напряжение .(Оо..--удй.пил блок сравнения отпирается и его коллекторный ток по форме повторяет конфигурацию ъе пряжения CUo.3rU4,,e.nv,A..э. ; т.е. представляет собой треугольный импульс тока (рис. 36). Данный импульс тока блока сравнения 12 поступает на вход формирователя 14, на выходе которого получается прямоугольный импульс тока (рис. Зв) с такой же длительностью, как у треугольного импульса, но с амп литудой, достаточной для надежного открывания регулирующего транзистора 8. С приходом импульса формирователя от5крывается нерегулирующий транзистор 8 В результате его коллекторный ток и кол Лекторный ток транзистора 2 инвертора .принимают вид, изображенный на рис. З д, В следующем полупериоде иреобразо:вания инвертора процессы проходят аналогично рассмотренным. При наличии дестабилизирующих факторов скважность .и пульсов регулирующего транзистора 8 м няется так, что выходное напряжение О g, остается неизменным с заданной точностью. Например, с увеличением входного напряжения импульсного стабилизатора увеличивается напряжение на выходе измерительного блока И, в результате уменьшается длительность импульсов бло ка сравнения 12, формирователя 14 и регулирующего транзистора 8 при неизменной их.частоте следования. Следует обратить внимание, что при указанном изменении длительностей импульсов их ёременная ось симметрии всегда совпадает с осью симметрии полупериода преобразования (момент времени i на рис. 3). В связи с тем, что импульс коллекторного тока регулирующего транзистора 8 меньше по длительности полупериода преобразования инвертора 1 и его временная ось симметрии совпадает с сер&диной полупериода преобразования, отп дает необходимость в сглаиашающем; фильтре на выходе выпрямителя 6, что позволяет уменьщить габариты и вес ста билизированного конвертора. Из-за такого соотношения по длительности импульса регулирукдцего транзистора и полупериода преобразования, включение в выключение каждого транзистора инвертора происходит при его коллекторном токе, равном току намагничивания трансформатора (мо менты времени to 4 Рис. 3 д,е). Но поскольку максимальное значение тока намагничивания трансформатора 3 не превышает несколько процентов от амп- литуды тока коллектора транзистора инвертора, то динамические потери при переключении транзисторов будут чрезв чайно малы, что значительно повышает надежность работы транзисторов инве{ тора и позволяет уменьшить габариты и вес стабилизированного конвертора за счет резкого уменьшения габаритов и веса теплоотводящих радиаторов транзисторов инвертора. Из рис. 3 видно, что частота переключения регулирующего транзистора 8 в два раза выше частоты инвертора, что 28; позволяет уменьшить габариты и вес стабилизированного конвертора за счет уменьшения размеров и веса дросселя 9 и ковденсатора1б,Следует отметить, что в данном стабилизированном конверторе можно приме- . нить любой другой двухтактный инвертор с самовозбуждением или посторонним возбуждением, у которого силовой трансформатор работает в линейном режиме, т. В его магнитопроводе отсутствует периодическое насьвдение. Формула изобретения Стабилизированный конвертор, содержащий подключенный входомк входным вьюодам двухтактный | магнито-транзисторный инвертор, вторичная обмотка выходного трансформатора которого через выпрямитель соединена с коллектором регулирующего транзистора, эмиттер которого через дроссель ЬСТЗ -фильтра соединен с одним из выходньк выводов, к которому подключен вход измерительного блока, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, выходом соединенного со входом формирователя, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего транзистора, и опорный узел, причем; другой выходный вывод соединен со средней точкой вторичной обмотки выходного трансформатора инвертора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения га;баритов и массы, повышения надежности и КГЩ, между другим входом блока сравнения и выходом опорного узла включен введенный резистор, шунтирующий одну из диагоналей введенного выпрямительного моста, другая диагональ которого через введенный дроссель соединена с введенной дополнительной обмоткой выходного трансформатора указанного инвертора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Горбач А. В. Вторичные источники,, питания с ключевым стабилизатором, преобразователем и выпрямителем. В книге Обмен опытом в радиопромышенности 1972, вып. 2, стр. 75.-78. 2. Бобков В, А. и др. Миниатюрна а ия вторичных источников питания, раситанных на работу от промьшшенной сети. книге Устройства вторичных источиков электропитания - 1976, стр. 75.

(Un-1/уа.ша)