Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

В.П. Борисов и И.И. Колосков (7l) Заявитель (5Й) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ B ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для исполь. зования во вторичных источниках питания ЦВИ и электроавтоматике, в частности в стабилизированных преобразователях напряжения на транзисторах с бестрансформаторным входом.

Известны стабилизированные преобразователи напряжения, содержащие задающий генератор, силовой трансФорматор, подключенный к входным зажимам через транзисторные ключевые элементы 13, |2 ).

При использовании транзисторных ключевых элементов без токовой положитвльнпй связи Pl) обеспечение функционирования последних в широком диапазоне изменения тока нагрузки достигается существенным усложнением преобразователя. Объясняется это тем, что транзисторы ключевых элементов при малых токах на2 грузки работают s режиме глубокого насыщения. Это требует применения специальных цепей управления для форсированного рассасывания носителей, что приводит к усложнению схемы преобразователя, к снижению его

КПД. В то н;е время при возможных перегрузках преобразователя его транзисторы могут выйти из строя за счет резкого повышения мощности, о выделяемой в их коллекторных переходах.

Преобразователи напряжения с применением транзисторных ключевых элементов, управляемых посредством

15 трансформаторов тока P2), имеют сложную схему, что снижает надежность преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, который содержит задающий генератор, 1001

3 силовой трансформатор, первичная о мотка котороо подключена к входным выводам через транзисторные ключевые элементы, а вторичная обмотка через силовой выпрямитель - к выходным выводам, трансформаторы тока, управляющие транзисторными ключевыми элементами, вторичные обмотки которых через выпрямитель подключены к силовому переходу шунтирующего р транзистора, широтно-импульсный модулятор, первый вход которого через узел отрицательной обратной связи соединен с выходными выводами, второй вход - с конденсатором генератора пилообразного напряжения, а выход - с управляющим входом шунтирующего транзистора $ 3 ).

Его недостатком является относительная сложность схемы управления, 4 которая даже в однотактном варианте содержит десять транзисторов и три операционных усилителя. Отсутствие напряжения питания на схеме управления в выключенном состоянии преобразователя затрудняет его запуск и при водит к дополнительным усложнениям схемы пуска преобразователя. Задающий генератор, выполненный на операционном усилителе, хотя и обладает

39 хо,".. шей стабильностью частоты, имеет вес::-:ма ограниченные функциональные

=.. .-зможности в двухтактном варианте

",.ðåñîðàçoíàTåëÿ указанная схема должна .ыть усложнена для обеспечения гарантированной паузы между включенными состояниями транзисторных ключевых элементов.

Цель изобретения - повышение надежности и упрощение преобразователя.

Указанная цель доСтигается тем, что в стабилизированном преобразователе напряжения задающий генератор выполнен с применением выходного трансформатора, одна вторичная обмотка которого через согласующие элементы соединена с вторичной обмоткой трансформоторов тока, другая вторичная обмотка через дифференцирующий блок соединена с базой дополнительно введенного транзистора, эмиттер которого соединен с управляющим входом шунтирующего транзистора, а коллектор - с вторым входом широтно-импульсного модулятора, И

На чертеже приведена схема предлагаемого преобразователя, поясняющая его принцип действия.

059 4

В преобразователе к рходным выво дам 1 через транзисторные ключевые элементы 2 и 3 с трансформаторами

4 и 5 тока подключен силовой трансформатор 6, задающий генератор 7, с выходным трансформатором 8, подключенным через согласующее устройство 9 к вторичным обмоткам трансформаторов тока, шунтирующий транзистор

10, выпрямитель 11, дополнительный транзистор 12, дифференцирующее устройство 13, широтно-импульсный модут лятор 14 с конденсатором 15 генератора пилообразного напряжения и резистором 16, подключенный к нему узел 17 отрицательный обратной связи, выходные выводы 18, связанные с силовым выпрямителем l9 и вспомогательный выпрямитель 20. В предлагаемой схеме задающий генератор 7 выполнен по схеме Роэра, дифференцирующее устройство 13 представляет собой RC-цепь с двухполупериодным выпрямителем, широтно-импульсный мо. дулятор 14 выполнен в виде операционного усилителя, блок 17 отрицательной обратной связи — в виде операционного усилителя с источни" ком опорного напряжения, силовой выпрямитель 19 - в виде обычного выпрямителя на диодах.

Стабилизированный преобразователь напряжения работает следующим образом.

При подаче постоянного напряжения питания на входные выводы 1 запускается задающий генератор 7. На обмотках его выходного трансформатора 8 образуется переменное напряжение прямоугольно" формы, которое через согласующее устройство 9 создает смещающий ток во вторичных обмотках трансформаторов 4 и 5 тока, а через выпрямитель 20 и резистор

16 линейно заряжает конденсатор 15.

Ог>мотки трансформаторов тока включены таким образом, что при этом один из транзисторных ключевых элементов (например, 2 ) начинает отпираться, а второй остается в запертом состоянии. В результате начинает протекать ток через транзисторный ключевой элемент 2, первичную обмотку силового трансформатора и источник питающего напряжения.

Благодаря наличию положительной обратной связи, образованной соответствующим включением токовой обмотки и обмотки, подключенной к ба5 10010 за-эмиттерному переходу транзистора, происходит лавинообразное включение транзисторного ключевого элемента 2, причем ток, протекающий в базу транзистора, пропорционален току коллектора. Это обеспечивает надежную и экономичную работу ключевого элемента в широком диапазоне токов нагрузки преобразователя.

При смене полярности напряжения lo на обмотках трансформатора 8 задающего генератора 7 на выходе дифференцирующего устройства 13 образуется положительный импульс длительностью несколько микросекунд, отпирающий дополнительный транзистор 12.

При этом отпирается шунтирующий транзистор 10 и разряжается конденсатор

15. Транзистор 10 через выпрямитель

11 практичеоки закорачивает вторич- 20 ные обмотки трансформаторов тока, что приводит к запиранию транзисторного ключевого элемента 2.

По истечении действия импульса на выходе устройства 13 запираются транзисторы 12 и 10, раскорачиваются вторичные обмотки трансформаторов тока, лавинообразно включается транзисторный ключевой элемент 3. По пер-3< вичной обмотке силового трансформатора б протекает ток от источника питания противоположной полярности. В процессе переключения транзисторных ключевых элементов на выходных зажиз мах преобразователя 18 образуется постоянное напряжение, которое измеряется блоком 17 отрицательной обратной связи. Результат измерения (усиленная разность между выходным

4О и эталонными напряжениями воздействует на один из входов широтно-импульсного модулятора 14. На втором входе модулятора образуется пилообразное напряжение, фронт нарастания

i5 этого напряжения определяется зарядом конденсатора 15 через резистор

16, а фронт спада — разрядом этого конденсатора через дополнительный транзистор 12 в начале каждого полупериода работы задающего генератора 7. При этом на выходе модулятора 14 образуются прямоугольные импульсы с частотой, равной удвоенной частоте работы задающего генератора и длительностью, пропорциональной величине выходного напряжения блока

17 отрицательной обратной связи. На время действия этих импульсов вклю59 6 чается шунтирующий транзистор 10, закорачиваются вторичные обмотки трансформаторов тока и оба транзисторные ключевые элементы оказываются в запертом состоянии. Таким образом, в установившемся режиме работы (при стабильном напряжении на выходе преобразователя ) форма напряжения на обмотках силового трансформатора имеет вид прямоугольных разнополярных импульсов с частотой, равной частоте работы задающего генератора. В том случае, если выходное напряжение преобразователя изменяется по каким-либо причинам — изменяется выходное напряжение блока отрицательной обратной связи, вызывая изменения длительности импульсов на выходе широтно-импульсного модулятора 14. В конечном итоге это приводит к изменению среднего значения напряжения на обмотках силового трансфор" матора и восстановлению заданного напряжения на выходных зажимах преоб" разователя.

По сравнению с указанными выше аналогами и прототипом, предлагаемый стабилизированный преобразователь напряжения проще и обладает более высокой надежностью. Объясняется это тем, что он не требует специального устройства пуска, гарантируемая пауза между, включенными состояниями транзисторных ключевых элементов для предотвращения сквозного тока и получение пилообразного напряжения для широтно-импульсного модулятора обеспечивается одними и теми же эле. ментами.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий задающий генератор, силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам через транзисторные ключевые элементы, а вторичная обмотка через силовой выпрямитель — к выходным выводам, трансформаторы тока, управляющие транзисторными ключевыми элементами, вторичные обмотки которых через выпрямитель подключены к силовому переходу шунтирующего транзистора; широтно-импульсный модулятор, первый вход которого через узел отрицательной обратной связи соединен

7 1001059 8 с выходными выводами, второй вход - транзистора, эмиттер которого соедис конденсатором генератора пилооб- нен с управляющим входом шунтируюраэного напряжения, а выход - с уп" щего транзистора, а коллектор - с равляющим входом шунтирующего тран« вторым входом широтно-импульсного эистора, о т л и ч à q шийся 5 модулятора. тем, что, с целью повышения надежности и упрощения преобразователя, Источники информации, задающий генератор выполнен с при- принятые во внимание при экспертизе менением выходного трансформатора, 1. Авторское свидетельство СССР одна вторичная обмотка которого че- 1В У 686129, кл. Н 02 М 3/335э 1977 реэ согласующие элементы соединена 2. Авторское свидетельство СССР с вторичной обмоткой трансформато- И 486307, кл. 6 05 F 1/56, 1973. ров тока, другая вторичная обмотка 3. Электронная техника в автомачерез дифференцирующий блок соедине- тике, М., "Советское радио", 1980„ на с базой дополнительно введенного, И вып. 11, с. 36.

Составитель Е. Финогенов

Редактор Н. Гришанова Texpeg Гергель Корректор M. Демчик

Заказ 1394/54 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 0) Москва Ж-Я д Раушская наб. д. 4/g

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,