Стабилизированный конвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M3/335 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке вторичных источников питания различных радиотехнических систем.

Известны стабилизированные конверторы, которые имеют ни.жие КПД и надежность, сложную схему управления 1, {2, 3.

Из известных технических решений наиболее близким по своей технической сущности является устройство, содержащее инвертор на силовых транзисторах с выходным трансформатором, схему форсированного запирания каждого транзистора, выполненную на транзисторе, коллекторно-эмиттсрный переход которых через источник запирающего напряжения подключен к управляющим переходам силовых транзисторов, задающий генератор с трансфор маторным выходом, узел щиротно-импульсного регулирования с управляющим трансформатором, выходной выпрямитель с фильтром 4.

Однако устройство также имеет низкие КПД и надежность, сложную схему управления.

Целью изобретения является упрощение. устройства повыщение КПД и надежности.

Это достигается тем, что в стабилизированном конверторе, содержащем инвертор на силовых транзисторах, управляющий переход каждого из которых подключен к силовому переходу отключающего транзистора через конденсатор источника запирающего напряжения., подключенного в его коллекторную цепь, и выходном трансформаторе, соединенном с выходным выпрямителем с фильтром, который через усилитель обратной связи связан с ши10ротно-импульсным модулятором с управляющим трансформатором, и задаюишй генератор с трансформаторным выходом, источник запирающего напряжения выполнен на мостовом диодном выпрямителе, диагональ переменного

15 тока которого подключена к крайним отводам выходной обмотки трансформатора задающего генератора, а диагональ постоянного тока подсоединена через резистор коллекторной нагрузки к силовому переходу вновь введен20ного включающего транзистора, коллектор, которого соединен с базой отключающего транзистора, к коллекторно-базовый переход последнего подключен к указанному резистору

375

коллекторной нагрузки, а база-эмиттерный переход зашунтирован включенными последовагельно резистором и диодом, -причем средняя гочка выходной обмотки трансформатора эадающего генератора соединена с точкой соедиНения управляющего перехода силового транзистора и конденсатора источника запирающего напряжения и через дополнительный включающий конденсатор - с эмиттером 1аключающего транзистора, управляющий переход которого через резистивный делитель связан с выходной обмоткой управляющего трансформатора широтно-импульсного модулятора, при этом к включающему конденсатору подключен дополнительный выпрямитель, связанный с обмоткой выходного трансформатора, а эмиттер включающего транзистора соединен с соответствующим выводом мостового выпрямителя через дополнительный резистор.

На фиг. 1 приведена функциональная схема стабилизированного конвертора; на фиг. 2 - вариант ее исполнения на мостовом усилителе мощности инвертора.

Конвертор содержит инвертор, выполненный на силовых транзисторах 1, 2, управляющий переход каждого из которых зашунтирован резисторами 3, 4 и подключен через конденсатор 5 источника запирающего напряжения к силовому переходу одного из отключающих

транзисторов 6, 7, база-коллекторный переход, которых зашунтирован цепочкой из последовательно соединенных резистора 8, 9 и диода 10, И, выходном трансформаторе 12 с выход,ной обмоткой 13, связанной с выходным

выпрямителем на диодах 14, 15 и через yci-шитель обратной связи 16 с щиротно-импульсным модулятором 17 с выходной обмоткой 18 упраляющего трансформатора, подключенной через резистивный делитель 19, 20 к управляющим переходам включающих транзисторов 21, 22 , силовые переходы которых подключены черс:, резисторы коллекторных нагрузок 23, 24 к диагонали постоянного тока мостового диодного выпрямителя 25. Диагональ переменного тока соединена с крайними отводами выходной обмотки 26 трансформатора задающего генератора 27, средняя точка которой соединена с точкой соединения управляющего переход силового транзистора и конденсатора источника запирающего напряжения и через включающий конденсатор 28 с эмиттером включающего транзистора.

Дополнительный выпрямитель на диодах 29, 30 подключен по входу к обмотке 31 выходного трансформатора, а по выходу к обкладкам включающего конденсатора, при этом мостовой выпрямитель связан с эмиттерами включающих транзисторов через резистор 32.

Схемы управления 33-36 подключены соответственно к каждому управляющему переходу силовых транзисторов 37, 38, 1, 2 мостового усилителя мощности. Схема управления раскрыта только для одного транзистора, друтие схемы аналогичны.

Коллекторы включающих транзисторов 21, 22 соединены соответственно с базами отключающих транзисторов 6, 7, управляющие переходы последних подключены параллельно резисторам 23, 24 коллекторной нагрузки включающих транзисторов.

Устройство работает следующим образом.

Силовые коммутирующие транзисторы 1, 2 управляются с помощью включающих 21, 22 и отключающих 6, 7 транзисторов путем подключения Напряжения, снимаемого с конденсаторов 5, 28, к управляющим переходам силовых транзисторов. Заряд отключающего 5 и включающего 28 конденсаторов осуществляется от мостового выпрямителя 25, а в процессе работы заряд конденсатора 28 осуществляется от выпрямителя на диодах 29, 30. Управле1«1е включающими транзисторами 21, 22 осуществляется от обмотки 18 щиротно-импульсного модулятора 17.

Управление отключающими транзисторами 6, 7 производится от последовательно включенных резисторов и диода (8, 10 или 9, 11) На отключение и резисторов 23, 24 на ключение.

Резисторы 3, 4 являются нагрузкой отключающих транзисторов 6, 7 и с них снимается запирающее напряжение силовых транзисторов 1, 2.

Стабилизация выходного напряжения осущесвляется следующим образом.

При увеличении выходаого напряжения усилитель обратной связи 16 управляет широтно-импульснь м модулятором 17 таким образом, что длительность импульса управляющего напряжения на обмотке 18 уменьщается. При этом время включенного состояния одного из включающих транзисторов 21 или 22 уменьщается и соответственно уменьщается время включенного состояния коммутирующих транзисторов 1 или 2. Таким образом, за счет действия усилителя обратной связи 16 и широно-импульсного модулятора 17 выходное напряжение стабилизированного преобразователя поддерживается постоянным.

На время включенного состояния включающих транзисторов 21 или 22 отключающие транзисторы 6 или ,7 находятся в закрытом состоянии за счет падения напряжения на цепочке резисторов 8, 9 с диодами 10, П. При выключении включающих транзисторов 21 или 22 происходит включение запирающих

транзисторов 6 или 7 напряжением, снимаемым с резисторов 23, 24. Диоды 10, 11 служат дан разделения входных токов на отключающи транзисторах 6 и 7.

Коммутирующие транзисторы 1 и 2 работают поочередно в такт с управляющими импульсами обмотки 1В широтно-импульсного модулятора 17.

Первый запуск преобразователя осуществля тся источником напряжения на конденсаторе 28 от задающего генератора через ограничительный резистор 32, после выхода на режим работы конденсатор 28 получает питание от стабилизированного напряжения обмотки 31. При этом мощность от задающего генератора 27 потребляется только на запирание коммутирующих транзисторов 1 и 2, которая составляет малую величину.

При коротком замыкании на выходе напряжение на выходе дополнительного выпрямителя на диодах 29, 30 становится равным нулю, резистор 32 ограничивает ток базы силовых транзисторов до необходимой для надежной работы величины и транзисторы по току не входят в аварийный режим работы.

Изобретение позволяет резко упростить схем управл1ния конвертором, поднять КПД устройства За счет малой мощности, рассеиваемой в цепи управления, и повысить надежность работы.

Формула изобретения

1. Стабилизированный конвертор, содержащий Щ1вертор на силовых транзисторах, управляюЮТЙ переход каждого из которых, подключен к силовому переходу отключающего транзистора через конденсатор источника запирающего напряжения, подключенного в его коллекторную цепь, и выходном граисформаторе, соединенном с выходным выпрямителем с фильтром, который через усилитель об| атной связи связан с щиротно-импульсным модулятором с управляющим трансформатором, и задающий генератор с трансформаторным выходом, отличающийся тем, что, с целью упрощения повыщения КПД и надежности, источник запирающего напряжения выполнен на мостовом диодном выпрямителе, диагональ переменного тока которого подключена к крайним отводам выходной обмотки трансформатора задающего генератора, а диагональ постоянного тока подсоединена через резистор коллекторной нагрузки к силовому переходу вновь введенного включающего транзистора, коллектор которого соединен с базой отключающего транзистора, и коллекторнс-базовый переход последнего подключен к упомянутому резистору коллекторной нагрузки, а база-эмиттерный переход защунтирован включенными последовательно вновь введенными резистором и диодом, причем средняя точка выходной обмотки трансфоматора задающего генератора соединена с точ-. кой соединения увфавляющего перехода силового транзистора и конденсатора источника . запирающего напряжения и через дополнительный включающий коиденсатор - с эмиттером включающего транзистора, управляющий перехо которого связан с управляющей обмоткой трансформатора щиротно-импульсного модулятора. .

2. Конвертор по п. 1, о т л и ч а ю щ ийс я тем, что, с целью уменьщения мощности управления, в него введен дополнительный выпрямитель, связанный с обмоткой выходного трансформатора и подключенный к обкладкам включающего конденсатора.

3. Конвертор по пп. 1и2, отличающийся тем, что, с целью защиты от короткого замыкания в нагрузке, соответствующий вывод мостового выпрямителя к эмиттеру включающего транзистора через дополнительный резистор.

Источники информации, принятые во вгнимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 562642, кл. Н 02 М 7/537, 1974.

2.Патент США N 3863131, кл. 321-2, 1975.

3. Electronic Desing. April , 1975, с. 116.

4.Сб. Устройства вторичных источников электропитания. Материалы семинара общества Знание РСФСР, МДНТП, М., 1976, с. 65, рис. 1. М /J Ъ-РТГ m т