Стабилизированный однотактный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G05F1/64 H02M3/335 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

--

Изобретение относится к преобразовательной техннке и может быть использовано при разработке вторичных источников электропитания.

Известны стабилизированные преобразователи напряжения, содержащие трансформатор, ко вторичным обмопгкам которого череа1 выпрямитель подключены ЬС фильтры с нагрузками, а первичная обмотка через регулирующий ключ соединена с входными выводами, задающий геHeparojp, усилитель.офатной связи, источник спорногоНЕШряжения, последовательно соединенные хронирующий конденсатор и токодадаюошй двухполюсник, компаратор и согласующую цепь tilИзвестны также преобразователи, в которых к одной из обмоток трансформатора подключены последовательно соединенные конденсатор и блокирующий диод, шунтированный вспрмагательным ключом С

Недостатками известных ста огазировавных преобразователей являюгтся относительно плоасое качество стабилизации, наличие устройств синхронизации рабо- ты модуляторов длительности регулирующего ключа и иаличие перегрузок регулирующего ключа при первоначальных включениях..

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стабилизированный одиотактный преобразователь, содержащий трансформатор, ко

10 вторичным о&лоткам которого через выпрямитель и иС-фильтры подключены нагрузки, пер|Ш1чная обмотка через регулирующий ключ соединена с входными выводами, задающий генератор, усили15тель обратной связи, источник опорного напряжения, генератор птиюобразного напряжения, состоящий из последовательно соединенных хронирующего конденсате ра и тркрзадающего двухполюсника, ком20паратор, выход которого соединен со восодом согласутацего устройства З .

Недостатки преобразователя заключаитгся в том, что при изменении тока .3. 98 нагрузки по выходам, не связакнь;м со схемой управления, изменение напряжения на этих выходах такое, как в нестабилизированном преобразователе; требуются спевдальные устройства, обеспечивазощие синхронную.работу модулятора длительности и регулирующего ключа и, кроме того, при первоначальном вклю.чении в результате действия цепи обратной связи возможно включенное состояние регулирующего ключа в течение нескольких тактов, что приводит к перегрузкам ключа. Цель изобретения - улучшение качества стабилизации выходного напряжения, упрощение цепей синхронизации работы узла управления и повьпление надежности. . Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе, содержащем задаюций генератор, трансформатор, первичная обмотка которого через регули- руюишй ключ подключена к входным выводам, двухполупериодный вьтрямитель с выходным LC-фильтром, подключенный к выходной обмотке трансформатора, состоящей из двух полуобмоток, отвод от средней точки которых образует общий выходной вывод преобразователя, усилитель обратной связи с источником опорного напряжения, подключенный к первому входу компаратора, генератор пилообразного напряжения, состоящий из последовательно соединенных токозадающего двухполюсника и хронирующего конденсатора, подключенного ко второму вх ду компаратора, выход которого подключен ко входу согласующей цепи, а также последовательно соединенные конденсато и блокирующий диод, шунтированный вспо могательным ключом, подключенные параллельно дополнительной обмотке трансформатора, указанный генератор пилообразного напряжения подключен ко входу 1|С-фильтра, одна из выходных попуобмоток трансформатора зашунткрована цепочкой из последовательно соединенных первого диода и резистора, точка соединения которых через второй диод подклю чена ко второму входу компаратора, при этом выход согпасуклцей цепи соединен с одним из входов управляемого одновибратора, парафазные выходы которого подключены к управляющим входам регулирующего и, всп омогвтельног,о ключей, а второй вход подключен к выходу задающего генератора. На чертеже показана функциональная схема преобразователя. 2 Преобразователь содержит трансформагор 1, первичная обмотка 2 которого через регулирующий ключ 3 подключена к входньп выводам 4 и 5, две полу обмотки 6 и 7 выходной обмотки через двухполупериодный выпрямитель на диодах 8 и 9 и через ЬС-фильтр 1О и 11 подключены к нагрузке 12. Дополнительная обмотка 13 трансформатора подключена к цепочке из последовательно соединенных конденсатора 14 и блокирующего диода 15, причем последний-зашунТирован вспомагательным ключом 16. Задающий генератор 17 через управляемый одновибратор 18с парафазными выходами подключен к управлякшим входам ключей. Управляющий вход одновибратора через согласующую цепь 19 подключен к выходу компаратора 20, первый .ход которого соединен с выходом усили. теля о-братной связи 21, с источником опорного напряжения 22, а его второй вход подключен к вькоду генератора пилообразного напря7 ;ения 23, состоящего из хронирующего конденсатора 24 w токозадаклиего двухполюсника 25, и через диод 26 к средней точке цепочки из последовательно соединенного диода 27 и резистора 28, подключенной параллельно одной из полуобмоток выходной обмотки трансформатора 1. ... Работа стабилизированного пресфазователя в установившемся режиме сводится к следующему. Одновибратор 18 имеет время выдержки, которое незначительно превосходит максимально возмо.жную длительность включенного состояния регулирующего ключа 3, но меньше пбриода повторения сигналов задающего генератора 17. Когда одновибратор 18 находится в исходном (устойчивом) состоянии, регулирующий ключ 3 выключен, а Вспомагательный ключ 16 включен. При этом через вторичную полуобмотку 7 и прямосмещенный диод 9 в ЬС-фильтр Ю и 11 с нагрузкой передается энергия, вакопденИйЯ в сердечнике трансформатора. Через конденсатор 14, поддерживающийна этом этапе напряжение на обмотках, трансформатора 1, протекает приведенный к дополнительной обмотке 13 ток, .равный разности пульсаций токов намагничивания трансформатора и дросселя 10. Этот ток в первук) половину рассматриваемого этапа протекает через диод 15, а во вторую - через вспомогательный ключ 16. Напряжение на полуобмотке 6 имеет такую полярность, чго выпряк1И тепьный диод 8 находится под офатиым смешением. Если сопротивление резисто ра 28 рассчита 1о так, что протекающий по нему ток превышает ток, протекак ший порезне тору 25, то диоды 27 н 26 находятся под прямым смешением и напряжение на хронирующем конденсаторе 24 равно нулю. Сигнал от задаюШего генератора 17, поступая на первы вход одновибратора 18, переводит последний в квазиустойчивое состояние. При этом включается регулирукхций клю 3, вспомагателБный ключ 16 выключаег ся и напряжение на о&лотках трансформ тора У1змепяет знак, что приводит к зап ранию диодов 9, 15, 27 и 26 и отпира нию диода 8. На рассматриваемом этапе осуществляется прямая передача энергии от источника входного напряжения через трансформатор 1 вЬС-фильтр с нагрузкой, накапливается энергия в сердечнике трансформатора и происходит заряд xpomipyKMuero конденсатора 24 через резистор 25. Когда напряжение на конденсаторе 24 станет равньш выходному напря.женйю усилителя обратной связи 21, задаваемому на первый вход компаратора 20, последний формирует сигнал, который через согласук шую цепь 19, например цепь оптронной развязки, рсушествляёт перевод одновиб ратора 18 в исходное состояние. При этом выключается регулирующий ключ 3 включается вспомогательный ключ 16 и описанные процессы повторяются. При многовыходном преобразователе схему управления, обеспечивающую / стабияизапиК) напряжений, следует устан ливать на выходе с постоянной нагрузкой, при этом она автоматически отрагбатывает изменение напряжения, обуслов ленные падением напряжения на сопротив лениях первичной цепи от суммарного приведенного тока нагрузки. Как указывалось, при первоначальном включении преофазователя наличие цепи обратной связи приводит к перегруз кам ключевых элементов. Если время выдержки одновнфатора 18 больше, чем .максимально возможная длительность включенного состояния регулирук шего ключа 3 при воздействии различных дестабилизирующих факторов, но меньше периода повторения сигналов задающего генератора 17, то при первоначальном включении стабилизатора, пока выходное напряжение мало, длительность включенного состояния ключа 3 ограничивается временем выдержки одновифатора 18 и тем самым ограничивается величина тока, протекающего через ключ. Когда выходное напряжение дорастает до такой величины, что сигнал обратной связи на выходе компаратО ра 20 будет появляться раньше, чем окончится время выдержки одновибратора 18, преобразователь войдет в режим стабилизации и протессы в нем будут протекать так, как описано. Таким офазом, в предлагаемом преобразователе благодаря подключению то козадакшего двухполюсника {резистора 2 5) ко входу фильтра упучтается качество стабилизации, наличие цепи, состоящей из резистора 28 и диодов 27 и 26, обеспечивает автоматическую синхронизацию начала процесса заряда хронирующего конденсатора 24 с появлением напряжения на входе фильтра, а использование одновифатора 18 устраняет возможные перегрузки регулирующего ключа 3 при первоначальном включении преобразователя. Формула изобрете.ния Стабилизированный однотактный преобразователь, содержаший задающий генератор, трансформатор, первичная обмотка которого через регулирующий ключ подключена к входным выводам, двухполупериоднь1й выпрямитель с выходным ti С-фшпьтром , подключенный к выходной обмотке трансформатора, состоящей из двух полуобмоток, отвод от средней точки которых офазует обший вьЬсодной вывод преофазователя, усилитель офатной связи с источником опорного напряжения, подключенный к первому входу компаратора, генератор пилообразного Напряжения, состоящий из последовательно соединенных токозадаюшего двухполюсника и хронирующего конденсатора, подключенного ко второму входу компаратора, выход которого подключен ко входу согласующей цепи, а также последовательно соединенные конденсатор и блокирукщий диод, шунтированный вспомогательным ключом, подключенные параллельно дополнительной обмотке . трансформатора, отлкчаюшийс я тем, что, с целью улучшения качества стабилизации выходнрго напряжения, упрощения цепей синхронизации работы узла управления и повышения надежности путем предотвращения перегрузки

регулирующего ключа, указанный генератор пилоофазного напряжения подключен ко входу U С-фильтра, одна из вькодных полуобмоток трансформатора зашунтиро вана цепочкой последовательно соединенных первого диода и резистора, точка соединения которых через второй диод подключена ко вггорокгу входу компаратора, тгра этом выход согласующей депи соединен с одним ва входов управляемого одновибратора, парафазные выходы которого подключены к управляющим входам регулирующего и вспомагательНОГЮ1 ключей, а второй вход подключен I к выходу задающего генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

Однотактные стабилизированные преобразователи малой мощности. - В кн.: Электронная техника в автоматике. Под ред, Ю. И. Канева, вьш. &, М., .Советское радио, 1977, с. 147-153.

кл. н О2 М 3/335Дэао.

3. Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю. И. Конева, вып, 9, М., Советское радио, 1977, с. 151.