Стабилизированный понижающий преобразователь постоянного напряжения

Стабилизированный понижающий преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПОНИЖАЮЩИР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий четыре управляемых от задающего генератора ключа, соединенных по схеме мостового инвертора , первый входной вывод которого подключен к первому входному зажиму преобразователя, второй входной вывод через первый регулирующий транзистор подключен к первому выходному зажиму преобразователя, каждый из выходных выводов инвертора через соответствующие СД-цепочки из последовательно соединенных основного конденсатора и зарядного диода связаны с первым выходным зажимом преобразователя, два разрядных диода, каждый из которых подключен между вторым выходным зажимом преобразователя и общей точкой соединения соответствующих основного конденсатора и зарядного диода, причем второй выходной и второй входной зажимы преобразоателя объединены. а управляющий вход первого регулируюп (его транзистора подключен к блоку управления, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД при расширении пределов изменения входного напряжения, каждая из указанных СД-цепочек связана с первым выходным зажимом через соответствующий дополнительный транзистор, управляющий электрод каждого из которых связан с задающим генератором, а также через соответствующий развязывающий диод и второй регулирующий транзистор - с вторым входным зажимом преобразователя , а общие точки соединеi ния каждого из зарядных диодов и дополнительных транзисторов через соответствующие дополнительные конденсаторы подключены к соответствующим входным выводам мостового выпрямителя , выход которого подключен к выходным зажимам преобразователя, управляющий вход -второго регулирующего транзистора подключен к блоку управления , 2. Преобразователь по п. 1, отел личающийся тем, что блок со со управления содержит две схемы сравнения , вход первой из них подключен к выходу преобразователя, вход второй - к второму выходу инвертора, а выходы указанных схем подключены к управляющим переходам соответствую щих регулирующих транзисторов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (19) (11) асов Н 02 M 3/155

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3585800/24-07 (22) 27.04.83 (46) 30.07.84. Бюл. N 28 (72) И.Г. Гузовский, В.А. Поляков и А.М. Кашкаров (53) 621.3 14.88(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 442558, кл. Н 02 M 3/ 18, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

11 - 951592, кл. Н 02 M 3/18, 1980. (54) (57) 1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПОНИЖАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий четыре управляемых от задающего генератора ключа, соединенных по схеме мостового инвертора, первый входной вывод которого подключен к первому входному зажиму преобразователя, второй входной вывод через первый регулирующий транзистор подключен к первому выходному зажиму преобразователя, каждый из выходных выводов инвертора через соответ ствующие Сд-цепочки из последовательно соединенных основного конденсатора и зарядного диода связаны с первым выходным зажимом преобразователя, два разрядных диода, каждый из которых подключен между вторым выходным зажимом преобразователя и общей точкой сое динения соответствующих основного конденсатора и зарядного диода, причем второй выходной и второй входной зажимы преобраэоателя объединены, а управляющий вход первого регулирую- щего транзистора подключен к блоку управления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД при расширении пределов изменения входного напряжения, каждая из указанных

СД-цепочек связана с первым выходным зажимом через соответствующий дополнительный транзистор, управляющий электрод каждого из которых связан с задающим генератором, а также через соответствующий развязывающий диод и второй регулирующий транзистор — с вторым входным зажимом преобразователя, а общие точки соединения каждого из зарядных диодов и дополнительных транзисторов через соответствующие дополнительные конденсаторы подключены к соответствующим С входным выводам мостового выпрямителя, выход которого подключен к вы- g ходным зажимам преобразователя, управляющий вход второго регулирующего laaL транзистора подключен к блоку управ- фивы ления. CO

2. Преобразователь по п. 1, о т- д л и ч а ю шийся тем, что блок цр управления содержит две схемы сравнения, вход первой из них подключен к выходу преобразователя, вход второй — к второму выходу инвертора, а выходы указанных схем подключены к управляющим переходам соответствующих регулирующих транзисторов.

1 11059

Изобретение относится к преобразовательной электротехнике и может найти применение во вторичных источниках электропитания.

Известен понижающий преобразователь постоянного напряжения, содержащий два транзистора, два диада и два конденсатора Р1 3.

Недостатком данного преобразователя является изолированность его выхода 10 относительно источника питания, что ограничивает его использования.

Наиболее близким к изобретению является стабилизированный понижающий преобразователь постоянного на- 15 пряжения, содержащий четыре управляемых от задающего генератора ключа, соединенных по схеме мостового инвертора, первый входной вывод которого подключен к первому входному зажиму 20 преобразователя, второй входной вывод через первый регулирующий транзистор подключен к первому выходному зажиму преобразователя, каждый из выходных выводов инвертора через соот- 25 ветствующие СД-цепочки из последовательно соединенных основного конденсатора и зарядного диода связаны с Первым выходным зажимом преобразователя, два разрядных диода, каждый из которых включен между вторым выходным зажимом преобразователя и общей точкой соединения соответствующих основного Конденсатора и зарядного диода, причем второй выходной и второй вход- ной зажимы преобразователя объединены, а управляющий вход первого регулирующего транзистора подключен к блоку управления (2 1.

В этом преобразователе коэффициент деления входного напряжения на входе регулирующего транзистора равен двум и в процессе стабилизации выходного напряжения все приращение Входного напряжения от его минимального зна45 чения компенсируется увеличением паде. ния напряжения на регулирующем транзисторе. Поэтому при изменении входного напряжения в 1пироких пределах коэффициент полезного действия та50 кого стабилизированного преобразователя при номинальном значении входного напряжения невысок, а его величина уменьшается пропорционал1,но увеличению входного напряжения.

Целью изобретения является повы55 шение КПД при расширении допустимых пределов изменения входного напряжения.

Цель достигается тем, что в стабилизированном понижающем преобразователе постоянного напряжения, содержащем четыре управляемых от задаю щего генератора ключа, соединенных по схеме мостового инвертора, первый входной вывод которого подключен к первому входному зажиму преобразователя, второй входной вывод через первый регулирующий транзистор подключен к первому выходному зажиму преобразоВателя каждый из Выходных Выводов ин . вертора через соответствующие СД-цепочки из последовательно соединенных основного конденсатора и зарядного диода связаны с первым выходным зажимом преобразователя, два разрядных диода, каждый из которых включен между вторым выходным зажимом преобразователя и общей точкой соединения соответствующих основного конденсатора и зарядного диода, причем второй выходной и второй входной зажимы преобразователя объединены, а управляющий вход первого регулирующего транзистора подключен к блоку управления, каждая из указанных СД-цепочек связана с первым выходным зажимом через соответствующий дополнительный транзистор, управляющий электрод каждого из которых связан с задающим генератором, а также через соответствующий развязывающий диод и второй регулирующий транзистор — с вторым входным зажимом преобразователя, а общие точки соединения каждого из зарядных диодов и дополнительн61х транзисторов через соответствующие дополнительные конденсаторы подключены к соответствующим входным выводам мостового выпрямителя, выход которого подключен к выходным зажимам преобразователя, управляющий вход второго регулирующего транзисто" ра подключен к блоку управления..

Блок управления может содержать две схемы сравнения, где вход первой из них подключен к выходу.преобразователя, вход второй — к второму выходу инвертора, а выходы указанных схем подключены к управляющим переходам соответствующих регулирующих транзисторов.

На чертеже приведена схема стабилизированного понижающего преобразователя постоянного напряжения.

Преобразователь содержит транзисторы 1-4 (управляемые ключи), соединенные по схеме мостового инвертора, 1105 з и диоды 5-8, образующие мостовой выпрямитель. Первый входной вывод инвертора, образованный соединением эмиттеров транзисторов 1-3, подключен к первому (положительному) входному зажиму преобразователя, второй входной вывод инвертора, образованный соединением коллекторов транзисторов

2 и 4, подключен к коллектору первого регулирующего транзистора 9. Первый выходной вывод мостового выпрямителя, образованный соединением катодов диодов 6 и 8, подсоединен к эмиттеру первого регулирующего транзистора 9 и первому выходному (положительному) зажиму преобразователя.

Выходные выводы инвертора, образованные соединением коллекторов транзисторов 2 и 4, подключены к входным выводам мостового выпрямителя, образованного соединением соответственно анодов диодов 6 и 8 с катодами диодов 5 и 7 через конденсаторно-диодные цепочки 10-12 и 13-15. Цепочка из последовательно и поочередно соединенных основного конденсатора 10, зарядного диода 11 и второго дополнительного конденсатора 12 соединяет эмиттер транзистора 2 с анодом диода

6. Вторая цепочка из последовательно и поочередно соединенных основного конденсатора 13, зарядного диода 14 и дополнительного-конденсатора 15 соединяет эмиттер транзистора 4 с анодом диода 8. Общая точка соедине35 ния диода 11 и конденсатора 12 подклю. чена к эмиттеру дополнительного транзистора 16, а общая точка соединения диода 14 и конденсатора 15 подключена к эмиттеру второго дополнительного

40 транзистора 17.Коллекторы транзисторов 16 и 17 соединены с первым t положительным выходным зажимом преобразователя. Вазы транзисторов 16 и 17соответственно через диоды 18 и 19 подключены к выходу задающего генера45 тора 20, а через развязывающие диоды 21 и 22 — к коллектору второго регулирующего транзистора 23. Разряд1 ные диоды 24 и 25 катодами подключе ны соответственно к общим точкам сое- цинения отрицательного вывода основного конденсатора 10 с анодом зарядного диода 11 и отрицательного вывода основного конденсатора 13 с анодом зарядного диода 14. Аноды диодов ,5, 7, 24, 25 и эмиттер транзистора

23 подключены к объединенным (отрицательным) второму входному и второму

991 4 выходному зажимам преобразователя.

Нагрузка 26 подключена к выходным зажимам преобразователя. Источник опорного напряжения 27 подключен к двум схемам сравнения с усилителями постоянного тока 28 и 29 блока управления 30 регулирующих транзисторов

9 и 23. Измерительный вход схемы сравнения 28 подключен к эмиттеру регулирующего транзистора 9, а ее выход через усилитель постоянного тока — к базе регулирующего транзистора 9. Вход схемы сравнения 29 подключен к коллектору регулирующего транзистора 9, а ее выход через усилитель постоянного тока — к базе регулирующего транзистора 23.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

В один полупериод напряжения задающего генератора 20 открыты ключи и 4, закрыты ключи 2 и 3. При минималь. ном входном напряжении, равном 2Е, где Š— стабилизированное напряжение на выходе преобразователя, полностью открыты дополнительные тиристоры 16 и 17 по цепи: "минус" источника питания, транзистор 23, диоды 21 и 22.

Происходит заряд конденсатора 10 через ключ 1, диод 11, транзистор 16, нагрузку 26 и разряд конденсатора 13 на нагрузку 26 через ключ 4, транзистор 9, диод 25.

Во второй полупериод напряжения генератора 20 открыты ключи 2 и 3, закрыты ключи 1 и 4, аналогично происходит заряд конденсатора 13 через ключ 3, диод 14, транзистор 17, на грузку 26 и разряд конденсатора 10 на нагрузку через ключ 2, транзистор 9 и диод 24. Следовательно, заряд конденсаторов 10 и 13 осуществляется через нагрузку 26, а их разряд на нагрузку через регулирующий элементтранзистор 9, а так как регулирующий транзистор 9 открыт полностью при минимальном входном напряжении, то постоянная времени заряда конденсатора 10 и 13 равна постоянной времени разряда — равны RC, где R— сопротивление нагрузки 26, а С вЂ” емкость конденсаторов 10 и 13. Поэтому напряжение на нагрузке 26 равно поло-вине входного напряжения (без учета потерь на диодах и ключах преобразователя). При подзакрывании транзистора 9 постоянная времени разряда становится больше постоянной времени

1105991 заРяда конденсаторов 10 и 13, в результате напряжение на нагрузке уменьшается и таким образом в преобразователе осуществляется регулирование выходного напряжения. 5

Когда транзистор 23 закрыт (при напряжении на входе преобразователя превышающем 3E), транзисторы 16 и 17 переключаются синфазно соответственно с транзисторами 2 и 4. При этом происходит заряд конденсаторов 10 и 12 при их последовательном соединении через ключ 1, диоды 11, 6 и нагрузку 26, разряд же происходит при параллельном подключении конденсато- 15 ров 10 и 12 к нагрузке 26. Конденсатор 10 подключается параллельно нагрузке 26 через открытый ключ 2, транзистор 9, диод 24, а конденсатор 12— через открытый ключ 16 и диод 5. Во 20 второй полупериод управляющего напряжения генератора 20 аналогично происходит заряд конденсаторо 13 и 15 при их последовательном соединении через нагрузку 26, диоды 8 и 14 и от- 25 крытый ключ 3 и разряд этих конденсаторов на нагрузку 26 при их параллельном соединении через ключ 4, транзистор 9, ключ 17 диоды 25 и 7. Таким образом происходит деление входного 30 напряжения на нагрузке в три раза.

C увеличением входного напряжения больше ЗЕ соответственно сигналу схемы сравнения с усилителя постоянного тока 28 происходит подзакрывание регулирующего транзистора 9, и все дальнейшее приращение входного напряжения компенсируется увеличением падения напряжения на регулирующем транзисторе 9, обеспечивая тем самым стабилизацию напряжения на нагрузке

26 с заданной точностью.

При изменении входного напряжения от ЗЕ до 2Е деление входного напряжения в три раза не обеспечивает стабилизацию напряжения Е на нагрузке, так как напряжение на конденсаторах

10 и 13, а следовательно, и на силовом входе регулирующего транзистора 9 становится менее Е. Поэтому по сигналу схемы сравнения с усилителем постоянного тока 29 приоткрывается транзистор 23 и через диоды 21, 22 и транзисторы 16 и 17 в моменты заряда соответственно конденсаторов 10 и 13 происходит перераспределение величин напряжения на конденсаторах 10 и 12 и соответственно 13 и 15. При этом конденсаторы 10 и 13 заряжаются до большого значения напряжения, чем конденсаторы 12 и 15 с тем условием, чтобы на силовом входе регулирующего транзистора 9 обеспечить напряжение на уровне несколько большим Е (с учетом падения напряжения на транзисторе 9 в открытом состоянии).

Таким образом, в отличие от прототипа в предлагаемом преобразователе при изменении входного напряжения от 2Е до ЗЕ осуществляется плавное перераспределение этого напряжения между основными и дополнительными кон-. денсаторами. Это позволяет уменьшить падение напряжения на регулирующем транзисторе и соответственно повысить

КПД преобразователя.

1105991

Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, NocKBa, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5611/43 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А.Селезнев

Редактор А.Гулько Техред И.Кузьма Корректор А.Тяско