Стабилизированный статическийпРЕОбРАзОВАТЕль пОСТОяННОгО НАпРяжЕНияВ пЕРЕМЕННОЕ Советский патент 1981 года по МПК H02M7/537 H02M3/335 G05F1/64 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть исполь зовано при .разработке вторичных источ ников питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Известны маломощные статические преобразователи напряжения, в которых на входе преобразователя установлены линейные (компенсационные) стабилизаторы напряжения. Такие преобразователи обладают хорошими динамическими характеристиками и хорошей устойчивостью l - t-. Недостатком таких преобразователей является то,-что в случае отказа регулирующего транзистора стабилизатора выходное напряжение преобразователя существенно повышается, так как при таком отказе инвертор продолжает работать, инвертируя уже все входные напряжения преобразователя, либо имеет сложную схему защиты, недостаточно надежную и ухудшающую весогабаритНЫ6 характеристики устройств. Наиболее близким к предлагаемому по своей технической суетности явля ется устройство содержащее узел уп- равления ключевых транзисторов двухтактных усилителей мощности с выход-, ным трансформатором со средней точкой первичной обмотки-, линейный стабилизатор, установленный на входе преобразователя, с транзисторным регулирующим элементом, усилителем постоянного тока, узлом сравнения и выходным конденсатором Г4. Недостатком данного устройства является отсутствие защиты нагрузки от перенапряжений и снижение КПД за счет возникновения сквозных токов в КЛЮ-. транзисторах. Цель изобретения - повьшение надежности, КПД и защита нагрузки от перенапряжений. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный статический преобразователь постоянного напряже ния в переменное, содержащее узел уп-

равления ключевых транзисторов двухтактных усилителей мопщости с выходным трансформатором со средней точкой первичной обмотки, которая подключена к выходу регулирующего транзистора линейного стабилизатора постоянного напряжения с усилителем постоянного тока и узлом сравнения, подключенным к выходному конденсатору стабилизатора и входному выводу узла управления ключевых транзисторов, введены генератор коротких импульсов на однопереходном транзисторе и формирователь импульсов запуска, причем первый из них подключен к общему выходу стабиЬизатора и к базе регулирующего тран зистора, а второй выходом подключен к управляющему входу упомянутого узла управления, входными выводами - к выходному конденсатору стабилизатора, а управляющим входом - к выходу регулирующего транзистора, который подключен к выходному конденсатору стабилизатора через дополнительный диод, при этом узел управления ключевых транзисторов выполнен на счетном триггере, счетный вход которого образует управляющий вход узла, а формировател импульсов запуска выполнен на транзисторе, база которого через первый резистор соединена с управляющим входом формирователя, эмиттер образует один входной вывод, коллектор через два других резистора соединен с общим выводом, а точка соединения этих резисторов образует выходной вьгоод формирователя.

На фиг. 1 показана схема стабилизированного статического преобразователя; на фиг. 2 - эпюры напряжений в характерных точках схемы.

Преобразователь (фиг. 1) содержит узел управления 1 ключевых транзисторов 2 и 3 двухтактного усилителя мощности 4 с выходным трансформатором 5 со средней точкой первичной обмотки, линейный стабилизатор постоянного напряжения 6 с регулирующим транзистором 7, усилителем постоянного тока и узлом управления 8, подключенными к выходному конденсатору 9 стабилизатора, при этом выход регулирующего транзистора подключен к выходному конденсатору стабилизатора через диод 10, генератор коротких импульсов 11 на однопереходном транзисторе 12, резисторе 13 и конд1енсаторе 14, формирователь импульсов запуска 15 на транзисторе 16, коллектор которого через резисторы 17 и 18 подключен к общему выоду преобразователя 19, точка соедиения этих резисторов образует выходой вывод 20 формирователя, база этого транзистора через резистор 21 подлючена к управляющему входу 22 форирователя, эмиттер образует входной ьюод 23 формирователя, эмиттер ключевых транзисторов усилителя мощноси объединены и подключены к общему выводу через стабилитрон 24, входной вывод 25 устройства подключен ко вхоу регулирующего транзистора стабилизатора через предохранитель. Генератор коротких импульсов 11 подключен к общему выводу преобразователя 19 и базе регулирующего транзистора 7. Управляющий вход 22 формирователя импульсов запуска 15 соединен с выходом регулирующего транзистора 7, входной вывод 23 формирователя 15 соединен с выходным конденсатором 9 линейного стабилизатора 6, выходной вывод 20 формирователя 15 подключен к управляющему входу узла управления 1, в данном случае к счетному входу триггера.

Преобразователь работает следующим образом.

С подачей на него напряжения сети начинает функционировать линейный стабилизатор 6, схема которого, обычна (наличие в нем диода 10 принципиально не изменяет процесс стабилизации) . Начинает работать и генератор коротких импульсов 11, являющийся задающим генератором преобразователя, который в моменты срабатывания (частота генерации определяется постоянной времени конденсатора 14 и резистора 13) шунтирует выход усилителя постоянного тока и узла сравнения 8, создавая в напряжении стабилизатора перед диодом 10 характерные вырезки (провалы) эпюра А на фиг. 2.

Диод 10 вместе с конденсатором 9 образуют фильтр, который сглаживает провалы напряжения на выходе регулирующего транзистора, образующиеся в моменты генерации импульсов, в результате чего обратная связь на узел управления 8 стабилизатора 6 подается в виде постоянного напряжения (что и позволяет сохранить динамику его работы). Постоянным напряжением питается узел управления 1 усилителя мощности 4, а также формирователь его импульсов запуска 15. Этот формирователь вырабатывает синхроимпульсы для перебрасывания триггера узла управле ния 1 в моменты провалов напряжения на выходе регулирующего транзисто- ; ра 7, когда создается насыщающий базовый ток его транзистора 16, ограничиваемый резистором 21. В остальное время транзистор 16 заперт падением напряжения на дй&де 10. Синхроимпуль сы (эпюра Б), нужная амплитуда котор устанавливается выбором соотношения резисторов 17 и 18, переключают триг гер узла управления 1, вырабатывающий прямоугольные колебания (эпюры В и г). Ключевые транзисторы 2 и 3 уси лителя мощности 4, попеременно переключаясь, возбуждают переменный ток на трансформаторе 5. Установленньш в цепи эмиттеров транзисторов 2 и 3 стабилитрон 24 создает смещение для неработающего в данном полупериоде транзистора усилителя мощности, что нужно для обеспечения его надежного запирания, несмотря на то, что импульсы на входах усилителя мощности имеют характерную при съеме сигналов с триггера подставку (некоторый на.чальный уровень (эпюры В и Г). Однако установка стабилитрона не является принципиальной. Можно исключить влияние начального уровня им пульсов триггера также установкой между триггером и усилителем мощност разделительных конденсаторов или путем подачи на базы транзисторов усил теля мощности вместе с импульсами триггера некоторого напряжения смеще ния от дополнительного источника. Питание усилителя мощности 4 осуществлено не с выхода линейного стабилизатора, как это обычно делается, а с общей точки регулирующего транзис тора 7 и диода 10, т.е. напряжением, имеющим провалы в моменты переключения транзисторов усилителя мощности. Благодаря этому токи перекрытия становятся значительно меньшими, а в напряжении вторичной обмотки трансформа тора 5 также появляются провалы в начале каждого полупериода переменного напряжения в преобразователе. Изобретение позволяет значительно снизить влияние сквозных токов ключевых транзисторов, защитить нагрузку перенапряжений, в нем осуществляется автоматическая проверка исправности регулирующего транзисторалинейного

стабилизатора, причем производится она на всем протяжении работы преобразователя, что принципиально исключает перенапряжение на его выходе при пробое регулирующего транзистора, так как при этом становится вообще невозможной работа преобразователя (из-за останов ки триггера). Кроме того, очень просто решаются задачи уменьшения токов перекрытия транзисторов усилителя мощности и форсированного сгорания предохранителя при про0ое регулирующего транзистора без применения для этого каких-либо узлов, предназначенных специально для таких целей. Формула изобретения 1. Стабилизированный статический преобразователь постоянного напряже-. ния в переменное, содержащий узел управления ключевых транзисторов двухтактных усилителей мощности с выходным трансформатором со средней точкой первичной обмотки, которая подключена к выходу регулирующего транзистора линейного стабилизатора постоянного напряжения с усилителем постоянного тока и узлом сравнения, подключенным к выходному конденсатору стабилизатора и входному вьюбду узла управления ключевых транзисторов, отличаю- щи и .с я тем, что, с целью защиты нагрузки от перенапряжений и пбвьшения надежности, он снабжен генератором коротких импульсов на однопереходном транзисторе, подключенным к общему вьшоду стабилизатора и к базе регулирующего транзистора, и формирователем импульсов запуска, выходомподключенным к управляющему входу упомянутого узла управления, входными выводами - к выходному кoндeIicaтopy стабилизатора, а управляющим входом к выходу регулирующего транзистора, который подключен к выходному конденсатору стабилизатора через дополнительный диод. 2.Преобразователь по.п. 1, отличающийся тем, что узел управления ключевых транзисторов выполнен на счетном триггере, счетный вход которого образует управляющий вход узла. 3.Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что фор иpoвaтeль импульсов запуска выполнен на транзисторе, база которого через первый резистор соединена с управляющим входом формирователя, эмиттер об разует входной вывод, а коллектор через два других резистора соединен с общим выводом, причем точка соединения этих резисторов образует выходной вывод преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Роман Э.М. Транзисторные преобразователи в устройствах питания ра84Энергия диоэлектронной аппаратуры. 1975, с. 104, рис. 3-1 а. 2.Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет. Под ред. С.Д. Додика и Е.И. Гальперина, М., Советское радио. 1964,, с. 268, рис. У. 10 а. 3.Снегирев О.Н. и Томигас О.А. Устройство защиты от перенапряжений. Обмен опытом в радиопромьпаленности. Вып. 6, М., с. 49, рис. 1. 4.Блок ЦРЗ. 211.026 ЭЗ, 1975.

Фи&.