Преобразователь напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к исто пшкам электропитания, и может быть использовано в сис темах питания устройств автоматики и вычислительной техники. Известен преобразователь напряжения выполненный по схеме с независимым возбуждением и содержащий два силовых трансжстора, силовой трансформатор, вто рвячная обмотка которого подключена к вьшрямителю с фильтром, задающий генератор, выполненный на мультивибраторе Недостатком этого преобразователя является низкий КПД и ненадежность изза большого пускового тока. Известен также использующийся в ка-честве задающего генератора мультивибратор, состоящий из двух транзисторов, коллектор каждого й-з которых через разделительный диод и времязадаюпшй конденсатор подключен к базе другого, а техже трансформатора, первичная обмотка которого имеет средний отвод, а крайние отводы подключены к коллекторам транзисторов 23 . Однако использование в качестве задающего генератора преобразователя напряжения указанного мультивибратора не позволяет исключить пусковые токи в случае применения на выходе фильтре, содержащих конденсаторы, что снижает надежность преобразователя напряжения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь напряжения, содержащий инвертор на двух силовых транзисторах, подключенных к силовому трансформатору, вторичная обмотка которого подключена к вьшрямителю с фильтром, а две дополнительные обмотки подключены через обратние. диоды к управляющим эле тродам силовых транзисторов, задающий генератор, выполненный на мульт1гоибраторе, состоящем из двух транзисторов, коллектор каждого из которых через разделительный диод и времяаадающий конденсатор подключен к базе другого и к

крайним вьгоодам трансформаторной об мотки, выполненной со средней точкой, связанной одним из входных вьтодов ГЗ}

Недостатком его является низкая надежность, что обусловлено большой величиной пусковых токов вследствле заряда конденсатора выходного фильтра в момент включения преобразователя.

Цель изобретения - повышение надежности путем ограничения пускового тока.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения введены два транзистора противоположного типа проводимости, первый из которых эмиттером соединен со средним отводом обмотки трансформатора мультивибратора коллектором - к ее крайними выводами, а базой через резистор и силовую цепь второго транзистора - с вторым входным выводом, причем база-эмиттерные переходы обоих транзисторов зашунтированы резисторами, при этом точки соединения Еремязадающих ко1зденсаторов мультивибратора с диодами через соответствующие другие диоды и резистор подсоединены через конденсатор к базе второго введенного транзистора и через диод - к эмиттеру первого ъъепеитого транзистора.

Преобразователь может быть выполнен с блоком запуска, содержащем вклк ченный между входными выводами резиспшный делитель напряжения на двух резисторах, параллельно одному из которых подключен конденсатор и выход выпрямителя, вход которого подсоединен к дополнительной обмотке выходного трансформатора, причем второй входной вывгд через соответствующий стабилитрон подключен к базам двух пусковых транзисторов, эмиттер первого из которых, соединенный со средней точкой трансформаторной обмотки мультивибратора и средней точкой резисшвного делителя, подсоединен через резистор и сзяповую цепь второго пускового транзистора с времязадакяиимя цепями мультивибратора, при этом коллектор н база второго пускового транзистора связаны соответственно с базой н коллектором первого транзистора через резисторы, а база-омиттерный переход также зашун-гарован резистором.

На 4яг« 1 представлена принципиальная схема преобразователя напряжения} на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие рабагу преобразователя напряжения.

Преобразователь напряжения (фиг. 1) содержит два сзшовых транзистора 1 и 2 силовой трансформатор 3, втораачная обмэтка которого подключена к выпрямителю на диодах 4 и 5 и фильтру 6, а две дополнительные обмотки которого через обратные диоды 7 и 8 - к управляющим электродам транзисторов 1 и 2, задающий генератор 9, вьшопненный на мультивибраторе на транзисторах 10 и 11, разделительных диодах 12 н 13, времязадающих конденсаторах 14 и 15, трансформаторе 16, крайние отводы первичной обмотки которого через защитные резисторы подключены к коллекторам транзисторов 10 и 11, первый 17 и второй 18 дополнительные транзисторы, ограничительный резистор 19, включенный между базой первого и коллектором второго дополнительных транзисторов, щунтирующие резисторы 20 и 21, первый 22 и второй 23 диоды, дополнительные конде сатор 24 и резистор 25, третий 26 и четвертый 27 диоды, первые выводы соединены в точку 28, а вторые вьтоды подключены к точкам 29 и 30 соединения разделительных диодов и времязадак ших конденсаторов мультивибратора, пя1Ъ1Й диод 31, а также блок запуска 32, состоящий из делителя на первом 33 и втвром 34 резисторах, накопительного конденсатора 35, подключенного параллельно резистору 33 и выходу выпрямителя 36, вход которого подключен к дополнительной обмотке 37 трансформатора 3, первого транзистора 38, к базе которого подключен третий резистор 39, к коллектору - четвертый резистор 40, а к эмиттеру - пятый резистор 41; второго транзистора 42, параллельно эмиттерному переходу которого подключен щестой резистор 43, первый 44 и второй 45 стабилитроны, подключенные соответственно к базам транзисторов 38 и 42.

Преобразователь напряжения работает следующим образом.

При подаче входного напряжения через резистор 34 начинает протекать ток, заряжающий конденсатор 35, При достижении напряжением на конденсаторе величины, определяемой стабилитроном 44, через эмиттерный переход транзистора 38 и стабилитрон 44 начинает протекать ток, вызывающий отпирание транзистора 38. Через открытый транзистор 38, регястор 40, эмиттерный переход транзистора 42, времязадаюпше цепи мультивибратора протекает ток, вызывакяцйй отпирание транзистора 42. Включение транеистора 42 щжводит к протеканию тока

через резистор 39 и надежному отпиранию транзистора 38. Через резистор 41 транзистор 42 протекает ток, запитывающий времязадаюпше цепи мупьтявибратора. При этом напряжение между

эмиттером транзистора 42 к минусовой шшюй стаб1шизировано, так как транэиотор 42 вместе со стабилитроном 45 выполняет кроме функции запуска функцию стабилизатора. Мутштивибратор начинает генерировать, при этом напряжение на коллекторе транзистора 10 имеет прямоугольную фор«1у (фиг. 2С1 ), а в точках 30 и 29 экспоненциально нарастающую, которую приближе1шо мояшо считат пилообразной (фиг. 26 ,6 ). Потенциал тсяки 28 относительно эмиттеров транзисторов 1О и 11 можно также считать пилообразно изменяющимся. При этом, когда напряжение U между точкой 38 и минусовой шиной превышает напряжение .a конденсаторе 24 (фиг. 21, через резистор 25 и заряжающийся при этом конденсатор 24 протекает базовый ток транзистора 18. Через транзистор 18 проходят импульсы тока (фиг. 23 ), открывающие на часть полупериода транзистор 17, который через диодьт 22 и 23 закорачивает первичную обмотку трансформатора 16. Таким образом, на вгоричньгх обмотках трансформатора 16 формируется прямоугольное напряжение с паузой в нуле, которая уменыиается по мере заряда конденсатора 24 (фиг.2 Транзисторы 1 и 2 также поочередно

открьгеаются на часть полупериода, причем длительность открытого состо$шия транзисторов увеличивается по мере заряда конденсатора 24. При этом на обTvSDTKe 37 формируется напряжение, подпитьтающее в дальнейшем блок запуска 32, который теперь вьшолняет функцию стабилизатора. Диод 31 служит для быстрого разряда конденсатора 24 (по цепи: диод 31 - резистор 34 - резистор 21) при выключении преобразователя. Диоды 7 и 8 вместе с дополнзЕггельными обмотками трансформатора 3 служат для исключения сквозных токов через транаясторы 1 и 2, так как не позволяют от крыть очередной транзистор до тех пор, пока не закроется предыдущий. Коэффициент давления делителя на резисторах 33 и 34 выбирается таким, чтобы при недостаточном входном напряжении стабилитрон 44 не пробился.

Таким образом, по сравнению с иэвестными, преобразователь имеет повышенную надежность, так как значительно уменьшает величину пускового тока через силовые транзисторы преобразователя я диоды выходного выпрямителя. Кроме того, при питании от источника высокого напряжения он имеет надежный запуск (при этом КПД практически не ухудцюется, потому что ток через резистор 34 можно выиграть сколь угодно малым), стабильную частоту преобразования и эа 1Шпу от недонапряжения.

Ф

ормула изобретения

и защиты от недсжапряжетия, в него введен блок запуска, содержащий включенный между входными выводами резиогориый делитель напряжения на двух реагсторах, параллельно одному из которых подключен конденсатор и выход выпрямителя, вход которого подсоединен к дополнительной обмотке выходного трансформатора, причем второй входной вывод через соответствуюпшй стабилитрон подключен к базам двух пусковых транзисторов, эмиттер первого из которы соединенный со средней точкой трансформаторной обмотки мультивибратора и средней точкой упомянутого реаясторного делителя, подсоединен через резистор и силовую цепь второго пускового транзистора к цепям времязадаюших кондейсаторов мультивибратора, при этом

котшектор и база второго пускового транзистора связаны соответственно с базой и коллектором первого транзистора через резисторы, а база-эмиттерный переход также зашунтирован резистором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

а