Стабилизированный конвертор Советский патент 1979 года по МПК H02M3/335 G05F1/56 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТОР

I

Изобретение относится к электротехнисе и может быть использовано в цепях пиlauHfi различной радиотехнической аппаратуры.

Известен стабилизированный конвертор, который -содержит задающий генератор, выполненный по полумостовой схеме, широтноимпульсный модулятор с выходным трансформатором 1. Силовые транзисторы одной половины усилителя мощности, являющейся одновременно транзисторами задающего генератора, управляются от трансформатора задающего генератора, силовые транзисторы, другой половины мостовой схемы усилителя мощности управляются модулированными импульсами от выходного трансформатора широтно-импульсного модулято-. ра, причем последний связан с трансформатором задающего генератора.

При таком техническом решении необходим трансформатор задающего генератора повыщенной мощности, а наличие модулированного напряжения с паузой на нуле в управлении силовыми транзисторами может привести к выходу последних из строя, что

2

снижает КПД и надежность преобразовате ля.

Известен стабилизированный конвертор 2, являющийся наиболее близким к данному изобретению, который содержит задаюа1ий генератор, выполненный по полумостовой схеме и состоящий из первого и второго силового транзистора, первого трансформатора с одной первичной и двумя вторичными обмотками, подключенными соответственно через цепи управления, выполненные на первом диоде и первом резисторе, к электродам первого и второго силовых транзисторов, причем одна диагональ полумостовой схемы соединена с входными клеммами, усилитель мощности, выполненный по мостовой схеме на первом, втором, третьем и четвер-том силовых транзисторах, выход которого через второй трансформатор подключен к выходным клеммам, двй узла форсированного запирания, выходы которых соответственно подключены к электродам третьего и четвертого силовых транзисторов, причем каждый из указанных узлов состоит из дополнительного транзистора, между базой и коллектором которого включен второй резистор, третьего и четвертого резистора, второго Диода и первого конденсатора, широтно-импульсный модулятор с третьим трансформатором на выходе, вторичные обмотки (сбтОрОгО соединены с первыми входными выводами первого и второго узла форсированИого запирания соответственно. Недостатком известного устройства является Низкая частота преобразования (10 кГц); что приводит к увеличениюмассы и габаритов устройства и снижению КПД, причем повышение частоты вызывает увеличение потерь мощности в момент переключения, Что увеличивает опасность выхода из строя силовых транзисторов, так как длительность коммутационных процессов сравнима с дЛ йтельностью полупериода выходно: го напряжения преобразователя. Необходимо отметить также выделение большой мощнОсти на Ограничительном резисторе, включеТЯнОм последовательно с первичной обмоткбй трансформатора в диагональ полумостовой схемы задающего генератора, кроме тЪгО управление третьим и четвертым силовыййтранзИсторами усилителя мощности производится от выходного трансформатора щиротйо-импульсного модулятора с применением схемы дли форсированного запирания, включающей в свой состав рспомогательный транзистор и конденсатор, причем заряд конденсатора производится только при наличии импульса напряжения соответствующей полярности в обмотке выходного трансформатора широтно-импульсного модулятора. При отсутствии указанного импульса и одновременно разряженном конденсаторе (например, в момент включения) вход указанных силОвых транзисторов какое-то время оказывается без сигнала управЛения (или запирания), что может привести к В Гходуйз третьего и четвертого силовых транзисторов усилителя мощности. Указанные недостатки снижают КПД и надежность работы конвертора. Целью изобретения является повышение КПД и надежности работы. ;. Поставленная цель достигается тем, что в известный стабилизированный конвертор введеь четвертый трансформатор, первичная обмотка которого включена в другую Диагональ Полумостовой схемы задающего генератора, nepвiaя вторичная обмотка через вёденый пятый резистор соединена с первичной обмоткой первого трансформатора, вторая вторичная обмотка подключена ко входу ШйрВтно Шпу тьШОТ б Ж)Жулйтора, а третья и четвертая вторичные обмотки этого трансформатора соединены соответственно со вторыми входными, выводами первого и второго узла форсированного запирания в каждую из цепей управления задающего генератора введены третий и четвертый диоды, шестой резистор и вто рой конденсатор, причем первый вывод каждой из вторичных обмоток первого трамс|)орматора соединен с эмиттером соответствующего силового транзистора непосредственио, второй вывод - с базой этого же силового транзистора через обратновключенный первый диод, а также через первый резистор гюследовательно соединенный с цепочкой из третьего диода, шунтированного вторым конденсатором, коллектор указанного силового транзистора, соединен с его базой через шестой резистор, а со вторым выводом вторичной обмотки через обратновключенный четвертый диод, последовательно соединенный с первым резистором, кроме того. Вкаждый узел форсированного запирания введены пятый и шестой диоды и стабилитрон, причем база соответствующего силового транзистора соединена с одним из первых входных выводов узла форсированного запирания и с коллектором дополнительного транзистора через первый конденсатор, а с другим из указанных первых входных выводов - через прямовключенный пятый диод, эмиттер этого же силового транзистора соединен с одним из вторых входных выводов узла форсированного запирания через третий резистор, а также через эмиттер - базовый переход дополнительного транзистора и последовательно с ним включенный стабилитрон, а другой из указанных вторых входных выводов через прямовключенный шестой диод соединен с 1 оллектором указанного соответствующего силового транзистора и через второй диод, зашунтированный четвертым резистором - с базой этого же силового транзистора. Кроме того, между выходом усилителя мощности и входом второго трансформатора включен введенный ретий конденсатор На чертеже предс -авлена принципиальная электрическая схема стабилизированного конвертора, выполненная согласно данному изобретению. Стабилизированный конвертор содержит задающий генератор I, выполненный по полумостовой схем.е на первом 2 и втором 3 силовых транзисторах и конденсаторах 4, 5, усилитель мощности 6, выполненный по мостовой схеме на первом 2, втором 3, третьем 7 и четвертом 8 силовых транзисторах, широтно-импульсного модулятор 9 с трансформатором 10. К базам силовых транзисторов 2 и 3 От вторичных обмоток 1 транс форматора 12 подключены последовательносоединенные резистор 13 и диод 14, параллельно которым подключен диод 15, параллельно диоду 14 включен конденсатор 16. Коллектор-база транзисторов 2 и 3 соединены через резистор 17 и последовательновстречно включенные диоды 18, 14. Первич- . ная обмотка 19 трансформатора 12 соединена со вторичной обмоткой 20 трансформатоpa 21 через последовательно-включенный резистор 22. Первичная обмотка 23 трансформатора 21 подключена к общим точкам соединения конденсаторов 4, 5 и транзисторов 2, 3 (к диагонали полумостовой схемы задающего генератора I). Вторичная обмотна 24 трансформатора 21 подключена на вход широтно-импульсного модулятора 3, а вторичные обмотки 25 этого же трансформатора 21 подключены через узлы форсированного запирания, состоящие из диода 26, конденсатора 27, транзистора 28, резистора 29, диода 30 и резистора 31, на входы си-ловых транзисторов 7, 8. Вторичные обмотки 32 выходного трансформатора 10 широтно-импульсного модулятора 9 через диод 33 соединены с коллекторами транзисторов 7 и 8, через параллельно-соединенные резистор 34 и диод 35 к базам трансзиторов 7 и 8, через резистор 31 к эмиттерам силовых транзисторов 7 и 8. Первичная обмотка 36 выходного трансформатора 37 подключена к общим точкам соединения транзисторов 2, 3 и 7, 8 (к диагонали мостовой схемы усилителя мощности 6) через последовательно-включенный конденсатор 38. Выход усилителя мощности через трансформатор 37 подключен к выходным клеммам 39. Работа преобразователя-стабилизатора основана на преобразовании постоянного напряжения в переменное с помощью задающего генератора 1, усиления переменного напряжения усилителем мощности 6 и обратного преобразования переменного напряжения в постоянное. Задающий генератор 1 работает в режиме автоколебаний с частотой не менее 20 кГц. Пусть в рассматриваемый момент времени транзистор 2 открыт и насыщен, а транзистор 3 закрыт. Первичная обмотка 23 первого трансформатора 21 задающего генератора 1 своим началом через открытый транзистбр 2 подключена к положительной .входной клемме 40. Полярность напряжеНИИ на вторичных обмотках 11 маломощного насыщающегося трансформатора 12 задающего генератора 1 такова, что транзистор 2 поддерживается в режиме насыщения, а транзистор 3 - в режиме отсечки. При насыщении трансформатора 12 происходит уменьшение тока базы открытого транзистора 2. В момент окончания процесса рассасывания транзистор 2 выходит из режима насыщения . и напряжение на обмотке И трансформатора 12 начинает уменьщаться. При этом за счет действия внутренней положительной обратной связи происходит переключение транзисторов 2 и 3, сопровождающееся сменой полярности напряжений на обмотках обоих трансформаторов 12 и 21. В дальнейщем процессы в схеме повторяются. Чтобы не допустить работу силовых тран зисторов 2, 3 и 7, 8 в режиме глубокого на сыщения применены диоды 14, 18 и 33, 35. Резисторы 17 применены для облегчения режима включения задающего генератора 1, так как при включении питания через резисторы 7 и переход баяа -эмиттер транзисторов 2, 3, протекает очень малый ток, создающий напряжение смещения на переходах база-эмиттер транзисторов 2, 3. Указанный ток не может открыть транзисторы 2, 3, но создает условия для начала генерации задающего генератора I. Резисторы 13 необходимы для ограничения тока базы транзисторов 2 и 3 а диоды 15 для ускорения процесса запирания указанных транзисторов. Конденсаторы 16 ускоряют процесс переключения транзисторов 2 и 3,за счет перезаряда обеспечивают непрерывный ток управления указанных транзисторов, а также уменьшают ассиметрию полуволн на выходе задающего генератора . Импульсы напряжения со вторичной обмотки 24 трансформатора 21 поступают на вход широтноимпульсного модулятора 9, на выходном трансформаторе 10 которого появляются модулированные по длительности импульсы напряжения, последние поступают на входы силовых транзисторов 7, 8, создавая падение напряжения на резисторах 31 такой полярности, что дополнительный транзистор 28 закрыт. В результате происходит заряд конденсаторов 27. Одновременно на входы этих транзисторов 7, 8 поступают импульсы напряжения с первого трансфор.матора 21 задающего генератора I через переход коллектор-эмиттер дополнительных транзисторов 28. При отсутствии импульсов напряжения на вторичных обмотках 32 трансформатора 10 падение напряжения на резисторах 31 исчезает, транзисторы 28 открываются, при гэтом на вход транзисторов 7 и 8 подается запирающее напряжение. Резисторы 29 создают напряжение смещения на входе транзисторов 28 для увеличения скорости переключения транзисторов 28. Диоды 30 необходимы для стабилизации тока через переход коллектор-эмиттер транзисторов 28. Резисторы 34 пропускают импульсы напряжения запирания, возникающие во вторичных обмотках 32 трансформатора 10. Конденсатор 38, включенный последовательно с первичной обмоткой 36 выходного трансформатора 37 преобразователя-стабилизатора, необходимым для уменьшения ассиметрин полуволн переменного напряжения и соответственно уменьшения тока надмагничипания трансформатора 37. Формула изобретения . Стабилизированный конвертор, солеркащий задающий генератор, выполненный по полумостовой схеме и состоящий и.з перзого и второго силового транзистора, первого трансформатора с одной первичной и двумя вторичными обмотками, подключенными ;; ; геееШгГйГ - рг - да71 ун-рш пол |ённыё на Нервом дйодё и пё |рвбй реТйс tope, к электродам первого и второго силовых транзисторов, причем одна диагональ полумостовой схемы соединена с входными Клеммами, усилитель мощности, выполненный по мостовой схеме ha первом, втором, третьем и чет вёртбм силовых транзисторах, выход которого через второй трансформатор подключен к выходным клеммам, два узла фбрРйрбЁгаМнотй запирания; выходы кото pljfx соответственно подключены к электродШ третьего и четвбртбго силовых транзисторов, причем каждый из указанных узлов ШетSHif йз дапбЛМйтгеЛенйго- транзиетЬра, между базой и коллектором которого вклю-чен второй резнгстор, третьего и чётТвертого резистора, второго диода и первого Конденсатора, широтно-импульсный модулятор с третьим трансформатором на выходе, вторичные обмотки которого соединены с первыми входными выводами первого и второго узла форсированного запирания соответственно, отличающийся тем, что, с цель}р повышения КПД и н аШжнЪстй, й нёго1вёден четвертый трансформатор, первичная обмотка Которого включена в другую диагональ полумостовой ёхемй МЖак)щёгб гШёратбра, Лервая вторичная обмотка через введенный пятый резистор соединена с первичной обмоткой первого трансфорл атора, вторая вторичная обмотка подключена ко входу широтНО-ймпульсного модулятора, а третья и четвертая вторичные обмотки этого трансформяг тора соединены соответственно со вторыми входными выводами первого и второго узла фб| сйрОВаиногО запирания, в каждую из цепей управления задающего генератора введены третий и четвертый диоды, шестой резистор и второй конденсатор, причем первый вывод каждойиз вторичных обмоток первого трансформатора соединен с эмиттером соответствующего силовогр транзистора непосредственно, а второй вывод -с базой этого же силового транзистора через обратно включенный первый диод, а также через первый резистор, последовательно соединенный с цепочкой нз третьего диода, зашунтирОвайНОго вторым конденсатором, коллектор, указанного силового транзистора соединен с его базой через шестой резистор, а со вторым выводом вторичной обмотки через обратновключенный четвертый диод, последовательно соединенный с первым резистором, кроме того, в каждый узел форсированного запирания введены пятый и шестой диоды и стабилитрон, причем база соответствуюгцего силового транзистора соединена с одним из первых входных выводов узла форсированного запирания и с коллектором дополнительного транзистора через первый кокденсатОр, ас другим ИЗуказанных первых входных выводов--через прямовключенный пятый диод, эмиттер этого же силового транзистора соединен с одним из вторых входных выводов узла форсированного запирания через третий резистор, а также через эмиттербазовый переход дополнительного транзистора и последовательно с ним включенный стабилитрон, а другой из указанных вторых входных выводов через прямовключенный шестой диод соединен с коллектором указанного соответствующего силового транзистора и через второй диод, за шунтированный четвертым резистором-с базой этого же Силового транзистора. 2. Стабилизированный конвертор по п. I, отличающийся тем, что между выходом усилителя мощности и входом второго трансформатора включен введенный третий конденсатор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 473994, кл. G 05 F 1/64, 1975. 2.Марченко Н. Б., Кривешко Е. А. Некоторые схемотехнические особенности построения преобразователей с бестрансформаторным подключением к сети переменного тока. Общество «Знание РСФСР, Московский Дом научно-технической пропаганды имени Ф. Э. Дзержинского, материалы семинара «Устройство вторичных источников электропитания P3As, М., 1976, с. 63.