Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/64 

(5) СТАБИЛИЗИРаВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности, к вторичным источникам питания. Известны стабилизированные преобразователи постоянного напряжения, содержащие ключевой элемент, соединенный со схемой управления, разрядный диод, дроссель, два последовательно соединенных транзистора, емкостной делитель, состоящий из двух конденсаторов, и выходной транс форматор, вторая обмотка которого является выхрдом устройства, а вход, устройства подключен к емкостному де лителю и последовательно соединенным транзисторам 1. Недостатком этого устройства является сравнительно .большие вес и габариты дросселя и конденсатора фильтра, вызванные полной модуляцией входного напряжения, что ограничивае возможности миниэтюризации таких уст ройств. Наиболее близким к изобретению является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, со держащий ключевой элемент, соединенный с узлом управления, разрядный диод, дроссель, два последовательно соединенных транзистора, емкостной делитель, состоящий из двух конденсаторов, и выходной трансформатор, первичная обмотка которого первым вывоп дом подключена к общей точке тран-. Зисторов, а вторичная обмотка - к выходным выводам стабилизированного преобразователя, входными выводами соед 1ненного с емкостным делителем и последовательно соединенными транзисторами t2 . Недостатком известного стабилизйг рованного преобразователя напряжения являются ограниченные функциональные возможности, что обусловлено- необходимостью применения выcoкoвo Jьтнoгo . регулирующего транзистора при высо. ковольТной питакмцей сети, а также полной модуляцией входного напряжения., Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стабилизированного преобразователя. Эта цель достигается тем, что в стабилизированный преобразователь по стоянного напряжения, содержащий клю чевой элемент, соединенный с узлом управления, разрядный диод, дроссель два последовательно соединенных тран зистора, емкостной делитель, состоящий из двух конденсаторов, и выходной трансформатор, первичная обмотка которого первым-выводом подключена к общей точке транзисторов, а вторичная обмотка - к выходным выводам стабилизированного преобразователя, входными выводами соеу иненного с емкостным делителем и последовательно соединенными транзисторами, введены второй разрядный диод и третий конденсатор, параллельно которому подключены два последовательно соединен ных дополнительных диода, а дроссель снабжен последовательно соединенными второй и третьей обмотками, свободные концы которых через первый и вто рой разрядные диоды подключены к вхо ным выводам стабилизированного преобразователя, при этом третий конден сатор включен между двумя конденсаторами емкостного делителя, а параллельно ему подключены последовательн соединенные ключевой элемент и перва обмотка дросселя, кроме того, первичная обмотка выходного трансформатора подключена вторым выводом к точ ке соединения дополнительных диодов и к точке соединения второй и третьей обмоток дросселя. На чертеже представлена функциональная схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения. Преобразователь содержит ключевой элемент 1, соединенный с узлом 2 управления, разрядные диоды 3 и 4, дро сель 5, два последовательно соединенных транзистора 6 и 7, базы которых подключены к задающему heHepaTOру 8, емкостной делитель, состоящий из двух конденсаторрв 9, О и третьего конденсатора 11, выходной трансформатор 12, вторичная обмотка 13 которого является выходом устройства входные выводы-преобразователя подключены к емкостному делителю и последовательно соединенным транзисторам 6 и 7. Кроме того, параллельно третьему конденсатору 11 емкостного делителя подключены два последовательно соединенных дополнительных диода 1 и 15. точка соединения которых объединена с точкой соединения второй 16 и третьей 17 обмоток дросселя 5 свободные концы которых через разрядные диоды 3 и 4 подключены к входу устройства, при этом параллельно конденсатору 11 подключены последовательно соединенные ключевой эле-, мент 1 и первичная обмотка 18 дросселя 5. Первичная обмотка 19 выходного трансформатора 12 подключена одним концом к точке соединения транзисторов 6 и 7, а другим - к точке соединения диодов l и 13- К выходу устройства через выпрямитель 20 подг ключена нагрузка 21. При включении стабилизированного преобразователя постоянного напряжения задающий генератор 8 поочередно открывает и закрывает транзисторы 6 и 7. Когда открыт транзистор 6(7), через первичную обмотку 19 трансформатора 12 и диод 14 (15) происходит разряд конденсатора 9 (Ю) и заряд конденсаторов. 11 и 10 (9) . На нагрузке 21 появляется напряжение. Для обеспечения симметрии напряжения на обмотках трансформатора 12 емкости конденсаторов 9 и 10 выбираются одинаковыми. Период работы ключевого элемента 1 может быть выбран в два раза меньше периода работы транзисторов 6 и 7- Когда открыт ключевой элемент 1 , по первичной обмотке 18 дросселя 5 протекает ток. Разность второй 16 и третьей 17 обмоток дросселя 5 выбрана таким образом, что в течение времени открытого состояния ключевого элемента 1 разрядные диоды 3 и закрыты. При выключении ключевого элемента 1 энергия, накопленная в дросселе 5 через открывшийся разрядный диод 3 (когда открыт транзистор 6) или k (когда открыт транзистор 7), передается в первичную обмотку 19 трансформатора 12 и конденсатор 9 (при открытом транзисторе 6) или 10 (при открытом транзисторе 7). При изменении выходного напряжения под воздействием различных дестабилизирующих факторов (изменение входного напряжения, температуры окружающей средь) и др.) схема 2 управления изме5няет скважность работы ключевого эле мента 1 таким образом, чтобы обеспечивалась стабильность напряжения на нагрузке 21. Величина напряжения на первой обмотке 18 дросселя 5 при вкл ченном ключевом элементе 1 определяется величиной напряжения на конденсаторе 11. Напряжение на второй 16 и третьей 17 обмотках дросселя 5 при выключенном состоянии ключевого элемента 1 ограничивается напряжением на входных выводах стабилизированного преобразователя. Выбор величины емкости конденсаторов емкостного делителя необходимо /15 проводить с учетом допустимой переменной составляющей напряжения для данного типа конденсатора, которая должна быть не меньше перепада напряжения на нем во время его разря- jo ,да и заряда. Использование изобретения позво.ляет уменьшить рабочее напряжение на. разрядном диоде и ключевом элементе, использовать в качестве по- 25 следнего низковольтные транзисторы, более дешевые и имещие лучшие импульсные свойства. Кроме того, стабилизация выходного напряжения стабилизированного преобразователя мoжet быть осуществлена методом частичной импульсной модуляции , что в ряде случаев позволяет уменьшить величину пульсаций на входе или массу дросселя. Таким образом, предлагаемое техни ческое решение, позволяя, в зависимости .от конкретных требований, либо уменьшать напряжение на ключевом эле менте, либо массу дроссел, либо величину пульсаций на входе, существенно расширяет функциональные возможности стабилизированного преобразователя напряжения. . . Технико-экономический эффект от применения предлагаемого преобразова теля по сравнению с известным определяется конкретным соотношением параметров и особенно заметен, при высоких напряжениях на входе. 9 Формула изобретения Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий ключевой злеме1| т, соединенный узлом управления, разрядный диод, дроссель, два последовательно соеди1;4енных транзистора, емкостной делитель, со- стоящий из двух конденсаторов, и выходной трансформатор, первичная об- . мотка которого первым вцводом под-j ключена к общей точке транзисторов, а вторичная обмотка -к.выходным выводам стабилизированного преобразователя, входными выводами соединенного с емкостным делителем и пос яедовательно соединенными транзисторами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй, разрядный диод и третий конденсатор, параллельно которому подключены два последовательно соединенных дополнительных диода, а дроссель снабжен последовательно соединенными второй и третьей обмотками, свободные концы которых через первый и второй разрядные диоды подключены к входным выводам стабилизированного преобразователя, при этом третий конденсатор включен между двумя конденсаторами емкостного делителя, а параллельно ему подключены последовательно соединенные ключевой элемент и первая обмотка дросселя, кроме того, первичная обмотка выходного трансформатора подключена вторым выводом к точке соединения дополнительных диодов и к точке соединения второй и третьей обмоток дросселя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Электронная техника в автоматике. Сборник под ред. Ю.И. .Конева. М., Сов. радио, вып. Э. 1977, с. 93, рис. 9. 2.Электронная техника в автоматике. Сборник под ред. Ю.И. Конева. М., Сов. радио, вып. 6, 197, с. 58, рис. 2.