Стабилизированный конвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 G05F1/64 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТОР

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено, в частности, в качестве вторичного источника питания.

Известен стабилизированный конвертор, содержащий самовозбуждающийся однотактный инвертор с выходным трансформатором, одна вторичная обмотка которого подсоединена через стабилитрон, зашунтированный конденсатором, к базо-эмиттерному переходу транзистора, эмиттерно-коллекторный переход которого через другую вторимную обмотку связан с выходными выводами, к которым подключен дополнительный конденсатор .

Этот конвертор имеет низкую стабильность выходного напряжения. Нестабильность выходного напряжения может быть вызвана изменением питающего напряжения, температуры, тока нагрузки и дрейфом.

Рассмотрим влияние дестабилизирующих факторов на выходное напряжение конвертора.

Стабилизация выходного напряжения в данном конверторе осуществляется регулированием положительного смещения в базовой цепи транзистора - однотактного инвертора и соответственно регулированием времени накопления энергии при изменении входного напряжения.

Изменение тока нагрузки нарушает оптимально выбранный режим работы регулирующего- транзистора, так как напряжение на эмиттере последнего, выбираемое несколько большим напряжения опорного источника, значительно меняется от тока нагрузки. Кроме то-го, подверженный температурным воздействиям регулирующий транзистор при постоянной нагрузке и постоянном исходном напряжении изменяет величи. ну положительного смещения и соответ391ственно выходное напряжение конверто ра. . следует отметить, что пере ход на режим накопления энергии в конверторе начинается при нулевом то ке во вторичной цепи и ЭДС, равной нулю, и определен случайными токами коллектора транзистора однотактного инвертора. Это, в свою очередь, вызывает нестабильность длительности накопления энергии и соответственно .выходного напряжения.. Кроме того, также недостатком является отсутствие гальванической раз вязки между исходным и выходным напряжениями. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ста билизированный конвертор, содержащий самовозбуждающийся однотактный инвертор с выходным трансформатором, первая вторичная обмотка которого подсоединена через стабилитрон, зашунтированный конденсатором, к базоэмиттерному переходу транзистора, а вторая вторичная обмотка одним из вы водов через коллекторно-эмиттерный переход подключена к первому выходно му выводу и к накопительному конденсатору, шунтирующему выходные вывоДы 2. Недостатком этого конвертора является относительно низкое выходное напряжение. Действительно, для увеличения выходного напряжения конвертора недостаточно увеличить соотношение вторичных обмоток, но и необходимо не д пустить перенапряжения на переходах выходного транзистора. В режиме насыщения транзистора од нотактного инвертора все напряжение питающего источника подключено к его коллекторной обмотке. Одновременно во второй вторичной обмотке, подклю ценной к коллекторно-эмиттерному пе реходу выходного транзистора, индук тируется ЭДС, равная F - П t -)- где U - напряжение питающего источ ника; - соотношение чисел витков коллекторных обмоток, вторичной и первичной, а в первой в ричной обмотке, подключенной к базо эмиттерному переходу выходного тран зистора, индуктируется ЭДС, равная Fo- II Ч - ou - соотношение чисел витков обмоток второй вторичной к первичной коллекторной. Полярность ЭДС такова, что на коллекторно-эмиттерный переход выходного транзистора, находящегося в режиме отсечки, замыкается сумма Е, и выходного напряжения конвертора, а на базо-эмиттерный переход - сумма Е и напряжения стабилизации стабилитрона. Выбор типа транзистора в качестве выходного в известном конверторе весьма ограничен из-за большой величины требуемого предельно допустимого обратного напряжения база-эмиттер. Цель изобретения - увеличение выходного напряжения конвертора. Для этого в стабилизированный конвертор, содержащий самовозбуждающийся однотактный инвертор с выходным трансформатором, первая вторичная обмотка которого подсоединена через стабилитрон, зашунтированный конденсатором, к базо-эмиттерному переходу транзистора, а вторая вторичная обмотка одним из выводов через когпекторно-эмиттерный переход подключена к первому выходному выводу и к накопительному конденсатору, шунтирующему выходные выводы, введен делитель напряжения, состоящий из двух резисторов и диода, причем второй вывод второй вторичной обмотки подсоединен через первый резистор к первому выходному выводу и через второй резистор, зашуитированный диодом, ко второму выходному выводу. На чертеже приведена принципиальная схема конвертора. Стабилизированный конвертор содержит транзистор 1, база которого через резистор 2 соединена с одним из выводов обмотки 3 положительной обратной связи, другим концом соединенной с эмиттером транзистора 1 и одним из входных выводов А. Коллектор транзистора 1 через обмотку 5 подключен к другому входному выводу 6. Первая вторичная обмотка 7 через стабилитрон 8, зашунтированный конденсатором 9, подсоединена к базоэмиттерному переходу транзистора 10. Вторая вторичная обмотка 11 первым выводом подключена к коллектору транзистора 10, эмиттер которого соединен с первым выходным выводом 12 и пер59вым выводом накопительного конденса тора 13- Второй вывод второй вторич ной обмотки 11 через первый резисто И подключен к первому выходному вы воду 12 и через включенные параллел но второй резистор 15 и диод 16 ко второму выходному выводу 17 и ко второму выводу накопительного конденсатора 13. Конвертор работает следующим образом. При подключении к входным выводам k и 6 питающего источника в коллекторной цепи транзистора 1 протекает неуправляемый ток, который, про ходя через обмотку 5, вызывает изменение магнитного потока в сердечнике трансформатора и индуктирование ЭДС в обмотке 3- Обмотка 3 включена таким образом, что протекающий в базовой цепи ток является открывающим для транзистора 1, Приоткрытие транзистора приводит к увеличению тока в коллекторной цепи, что, в свою очередь, вызывает увеличение тока в базовой цепи. Лавинообразное развитие процесса заканчивается, когда транзистор 1 переходит в состояние насыщения , При этом все напряжение источника оказывается приложенным к обмотке 5. Закон изменения тока в це пи коллектора транзистора 1 целиком определяется индуктивностью обмотки 5. Увеличение сопротивления транзистора 1 уменьшает скорость нарастания потока в магнитопроводе, что вызывает изменение направления ЭДС в обмотках. Транзистор 1 переходит в состояние отсечки. Изменение знака напряжения на вторичных обмотках 7 и 1 приводит к тому, что транзистор 10 открывается и напряжение обмотки 11 оказывается приложенным к накопитель ному конденсатору 13 через открытый диод 16. Транзистор 10 находится в режиме инверсного включения и через его коллекторный переход протекает обратный ток, равный току нагрузки и току подзаряда конденсатора 13Энергия, накопленная в электромагнитном поле трансформатора, передается в нагрузку. Одновременно часть энергии замыкается через открытый переход база-эмиттер транзистора 10 в стабилитроне 8, обеспечивая параметрическую стабилизацию напряжения на обмотках. 76 По истечении некоторого промежутка времени накопгенная энергия уменьшается на столько, что ЭДС, индуктированная в обмотках 7 и 11, начинает уменьшаться. При достижении порогового уровня стабилитрона 8 ток через последний падает. Сопротивление транзистора 10 начинает увеличиваться, и магнитный поток, определяемый величиной этого сопротивления и напряжением, приложенным к обмотке 11, в данном случае равным I t- . . П г, Uftbix- RI где R - сопротивление резистора 1ч; RQ - сопротивление резистора 15; -бык. выходное напряжение конвертора, начинает уменьшаться, что вызывает изменение направления ЭДС в обмотках, лавинообразное отключение транзистора 10 и лавинообразный переход в состояние насыщения транзистора 1. В режиме отсечки на коллекторноэмиттерный переход транзистора 10 воздействует напряжение, определенное выражением (3). Применение предлагаемого конвертоа позволяет выбором соотношения между величинами резисторов 1 и 15 получить на выходе конвертора выходное напряжение, в несколько раз превышающее величину предельно-допустимого значения для выходного транзистора. Формула изобретения Стабилизированный конвертор, содержащий самовозбуждающийся однотактный инвертор с выходным трансформатором, первая вторичная обмотка которого подсоединена через стабилитрон, зашунтированный конденсатором, к базоэмиттерному переходу транзистора, а вторая вторичная обмотка одним из выводов через коллекторно-эмиттерный переход подключена к первому выходному выводу и к накопительному коненсатору, шунтирующему выходные выводы, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходного напряжения, в него введен делитель напряжения, состоящий из двух резисторов и диода, .причем второй вывод второй вторичной обмотки подсоединен через первый резистор к первому выходному выводу и через второй резистор, зашунтированный диодом, ко второму выходному выводу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизез

о 1. Исаев Э.А. Полупроводниковые преобразователи напряжения, М. , Воениздат, 19б2, с. «Э, рис. 20, 2, Авторское свидетельство СССР № , кл. И 02 М 3/335, 1979.