Стабилизированный понижающий преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M3/18 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПОНИЖАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания для понижения и стабилизации постоянного напряжения.

Известен понижающий преобразователь 5 постоянного напряжения, содержащий два транзистора и два диода и два конденсатора, поочередно заряжаемых от источника питания и разряжаемых на нагрузку 1.

Недостатком данного преобразователя 1° является изолированность выводов нагрузки относительно источника питания, что ограничивает область его использования.

Известен также понижающий преобразователь постоянного напряжения, содержа- j щий четыре управляемых ключа, соединенные по схеме мостового инвертора, первый входной вывод которого соединен с первым входным выводом преобразователя, и четыре диода, соединенные по схеме мостового выпрямителя, первый выходной вывод которого соединен с первым выходным выводом преобразователя, второй выходной вывод - со вторым входным и вторым вы- . ходным выводами преобразователя, а каждый из входных выводов - через конденсатор с соответствующим выходным выводом инвертора 2.

В данном преобразователе нагрузка и источник питания имеют один объединенный вывод. Выходное напряжение преобразователя имеет повышенные пульсации вследствие неидентичности падения напряжения на ключах и диодах.

Цель изобретения - повыщение качества выходного напряжения.

Цель достигается тем, что в преобразователь введен регулирующий транзистор, включенный между вторым входным выводом инвертора и первым выходным выводом выпрямителя.

На чертеже показана принципиальная схема предложенного преобразователя.

Преобразователь содержит зарядные транзисторы 1 и 2, коллекторы которых соединены с первым входным выводом преобразователя. Эмиттеры зарядных транзисторов 1 и 2 подключены соответственно к положительным выводам конденсаторов 3 и 4, отрицательные выводы которых соединены соответственно с катодами разрядных

диодов 5 и 6 и анодами зарядных диодов 7 и 8. Катоды диодов 7 и 8 соединены с первым выходным выводом преобразователя, а аноды диодов 5 и 6 соединены со вторым входным и вторым выходным выводами преобразователя. Коллекторы разрядных транзисторов 9 и 10 подключены соответственно к эмиттерам транзисторов 1 и 2, а эмиттеры - к коллектору регулирующего транзистора 11. Эмиттер транзистора 11 соединен с катодами диодов 7 и 8, а его база с выходом устройства управления 12. Вход устройства управления соединен с нагрузкой 13, подключенной к выходным выводам преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

В один полупериод коммутирующего напряжения открыты ключи 1 и 10 и закрыты ключи 9 и 2. Происходит заряд конденсатора 3 через ключ 1, диод 7, нагрузку 13. Заряженный в предыдущий полупериод конденсатор 4 разряжается через ключ 10, регулирующий транзистор 11 и диод 6 на нагрузку 13.

Во второй полуперирд коммутирующего напряжения открыты ключи 2 и 9, закрыты ключи I и 10, конденсатор 4 заряжается через ключ 2 диод 8 и нагрузку 13, а конденсатор 3 разряжается на нагрузку 13 через ключ 9, транзистор 11 и диод 5.

Следовательно, заряд конденсаторов 3 и 4 осуществляется через нагрузку, а их разряд на нагрузку - через регулирующий элемент-транзистор 11. Если регулирующий транзистор 11 открыт полностью (при минимальном входном напряжении), то постоянная времени заряда конденсаторов 3 и 4 равна постоянной времени разряда, равной RC, где R - сопротивление нагрузки 13, а С - емкость конденсаторов 3 и 4. Поэтому напряжение на нагрузке 13 равно половине входного напряжения. При подзакрывании транзистора 11 постоянная времени разряда становится больще постоянной времени заряда конденсаторов 3 и 4, в результате напряжения на нагрузке уменьщается. В случае увеличения входного напряжения или сопротивления нагрузки 13 устройство управления 12 выдает сигнал на подзакрывание транзистора 11, обеспечивая тем самым стабилизацию напряжения на нагрузке 13 с заданной точностью.

Постоянные времени заряда (разряда) конденсаторов 3 и 4 одинаковы, поэтому ток на входе преобразователя равен половине тока нагрузки. Амплитуда тока заряда и разряда конденсаторов 3 и 4 ограничена сопротивлением нагрузки, что исключает броски зарядного тока на входе Конвертора и, следовательно, переменная составляющая входного тока приближается к нулю. Ограничение амплитуды зарядного и разрядного тока конденсаторов 3 и 4 до величины номинального тока нагрузки значительно уменьщает коммутационные потери в ключах 1, 2, 9 и 10, а включение регулирующего элемента только в цепь разряда конденсаторов уменьщает потери на регулирующем элементе.

Наличие одного регулиющего транзистора 11 исключает пульсации выходного напряжения, обусловленные неидентичностью плеч преобразователя. При пробое любого из транзисторов 1, 2, 9 и 10 транзистор 11 закрывается и защищает нагрузку от перенапряжений.

Формула изобретения

Стабилизированный понижающий преобразователь постоянного напряжения, содержащий четыре управляемых ключа, соединенные по схеме мостового инвертора, первый входной вывод которого соединен с первым входным выводом преобразователя, и четыре диода, соединеные по схеме мостового выпрямителя, первый входной вывод которого соединен с первым выходным выводом преобразователя, второй выходной вывод - со вторым входным и вторым выходным выводами преобразователя, а каждый из входных выводов - через конденсатор соединен с соответствующим выходным выводом инвертора, отличающийся тем, что, с целью повыщения качества выходного напряжения в него введен регулирующий транзистор, включенный между вторым входным выводом инвертора и первым выходным выводом выпрямителя. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 442558, кл. Н 02 М 3/18, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 572882, кл. Н 02 М 3/18, 1975.