Регулируемый преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H02M7/537 

1

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания узлов автоматики, вычислительной техники и средств связи.

Известен регулируемый преобразователь, содержащий двухтактный усилитель мощности с трансформаторным выходом и дросселем в цепи питания, коллекторы предоконечных транзистор ров которого через диоды соединены с первыми выводами дополнительных обмоток трансформатора, базы подключены к управляющим входам преобразователя, а эмиттеры подключены к базам оконечных транзисторов, коллекторы которых подключены к вторым выводам дополнительных обмоток трансформатора, причем вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель и емкостный фильтр подключена к выходным выводам Г

Недостатком этого преобразова-. теля является невысокий КПД вследствие Того, что в моменты одновременного открывания обоих силовых транзисторов напряжения на дополнительных обмотках трансформатора рав, ны нулю и оконечные транзисторы выходят из насыщения. Эт,о приводит к увеличению остаточного напряжения на силовых транзисторах, а, следовательно, и потерь мощности в них.

IQ Наиболее близким к предлагаемому является регулирумый преобразователь содержащий двухтактный згсилительмощности с трансформаторным выходом и дросселем в цепи питания, коллек 5 торы предоконечных транзисторов

которого через диоды соединены с дополнительными обмотками трансформатора, базы подключены к управляющим входам преобразователя, а эмиттеры соединены с базами соответствующих оконечных транзисторов, причем вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель подключена к активно-емкостной нагрузке. Дроссель снаб39жен дополнительной обмоткой, один вывод которой через диоды подключен к коллекторам предоконечных тран зисторов, а второй - к эмиттерам око нечных транзисторов Недостатком этого преобразовате-. ля является невысокий КПД вследствие наличия дополнительных потерь мощности в диодах, включенных в коллекторные цепи предоконечных транзисторов. При использовании регулируемого преобразователя в схеме стабилизированного источника питания при понижении питающего напряжения происходит увеличение коллекторных токов оконечных транзисторов. Поэтому при понижении напряжения питания пре образователя для получения максималь ного КПД необходимо увеличение напря жения насыщающих источников, а в уст ройстве происходит уменьшение напряжения на дополнительной обмотке дрос селя , при этом напряжения на дополнительных обмотках трансформатора ос таются постоянными, что и приврдит к снижению КПД этого устройства. Цель изобретения - увеличение преобразователя путем обеспечения величины насыщающего напряжения, рац ной оптимальному значению при У1юбом значении напряжения питания преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что дроссель снабжен второй дополнительной обмоткой, причем основная обмотка дросселя включена между выходом выпрямителя и выходом преобразователя, а дополнительные обмотки включены между вторыми выводами дополнительных обмоток трансформатора и коллекторами соответствующих предоконечных транзисторов усилителя мацности. На чертеже привед ена принципиальная схема устройства. Регулируемый преобразователь содержит дроссель 1, двухтактный усилц тель 2 мощности с трансформаторным выходом,коллекторы предоконечных транзисторов 3 которого через дополиительные обмотки- дросселя 1 и обмотки 5 трансформатора 6 соединены с кoллeктopa w оконечных транзисторов 7, базы которых соединены с тepa предоконечных транзисторов 3 усилителя 2 мощности, выходная обнотка трансформатора 6 через выпря№(тель 8 и основную обмотку 9 дрос14селя 1 соединена с активно-емкостной нагрузкой 10. Регулируемый преобразователь работает в двух режимах: в первом отпирающий сигнал поступает на один из упраапяющих входов, во втором все транзисторы преобразователя за перты. Регулировка выходного напряжения преобразователя осуществляется путем изменения длительностей отпираю1цих сигналов в первом режиме при постоянной частоте их следования. Сглаживающий фильтр, образованный основной обмоткой 9 дросселя 1 и емкостью нагрузки 10, выделяет среднее значение выходного напряжения выпрямителя 8. При использовании регулируемого преобразователя в схеме стабилизированного источника питания длительности отпирающих импульсов устанавливаются таким образом, чтобы выходное напряжение преобразователя оставалось постоянным при изменении напряжения питания При поступлении отпирающего импульса на базу предоконечного транзистора 3 в его эмиттерной цепи появляется ток, который является базовым током соответствующего оконечного транзистора 7 усилителя 2 мощности. Оконечный транзистор 7 открывается и к первичной обмотке трансформатора 6 прикладывается напряжение питания преобразователя. Напряжение на дополнительной обмотке 5 трансформатора 6 равно где Ер - напряжение питания преобразователя5К - коэффициент трансформации между первичной и дополнительной обмотками 5 трансформатора 6. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора 6, а следовательно, и на выходе выпрямителя 8 равно Wzv где Kj - коэффициент трансформации между вторичной и первичной обмотками трансформатора 6. Напряжение на основной обмотке 6 дросселя 1 равно U rUg-UH-EnK,2-UH где и - выходное напряжение преобразователя. Напряжение на дополнительных обмотках i дросселя 1 равно: и -идК ЧЕ Кг-и Ж,, где.К - коэффициент трансформации между основной 9 и дополнительной обмотками дросселя 1. Напряжение источника насыщающего напряжения, т.е. напряжения между коллекторами предоконечного 3 и оконечного 7 транзисторов усилителя 2 мощности равно ЕпК/ЕпКгК инЦ ЕпСМа ъ)- Чц1Сг Выбором коэффициентов трансформации К . и K-j можно обеспечить любой закон изменения насыщающего напряжения при изменении напряжения питания преобразователя. При выборе К насыщающее напряжение не зависит от напряжения питания преобразователя и становится пропорциональным выходному напряжению преобразователя т.е. равно постоянной величине в схеме стабилизированного источника питания. Энергетически более выгодно выбирать К , т.е. обеспечить увеличение насыщающего напряжения при уменьшении напряжения питания преобразователя, так как в схеме стабилизированного источника питания при уменьшении питающего напряжения происходит увеличение коллекторных токов оконечных транзис торов, а оптимальная величина насыщающего напряжения возрастает с увеличением коллекторных токов оконечных транзисторов. Предлагаемое выполнение регулируемого преобразователя позволяет обес печить формирование оптимального напряжения насыщения, увеличивающегося при увеличении коллекторных токов оконечных транзисторов за счет понижения напряжения питания преобразователя. Это дает возможность по срав нению с известным преобразователем примерно вдвое снизить потери мощности в силовых транзисторах, и тем самым существенно увеличить КПД регулируемого преобразователя. Формула изобретения Регулируемый преобразователь, содержащий двухтактный усилитель мощности с трансформаторным выходом, базы предоконечных транзисторов которого соединены с управляющими входами преобразователя, а эмиттеры сое динены с базами соответствующих оконечных транзисторов, коллекторы кото рых соединены с основными обмотками и с первыми выводами дополнительных обмоток трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к входу выпрямителя, дроссель, имеющий основную и дополнительную обмотки, о тли чающийся тем, что, с целью увеличения КПД, дроссель снабжен второй дополнительной обмот1фй, причем основная обмотка дросселя включена между выходом выпрямителя и выходом преобразователя, а дополнительные обмотки включены между вторыми выводами дополнительных обмоток трансформатора и коллекторами соответствую1чих предоконечных транзисторов усилителя мскчности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Сборник ЭТВА, под ред. Коне ва, М., Советское радио, 1978. с. 131. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке f , кл. Н 02 М 3/335, 1979.