Однотактный преобразователь постоянного напряжения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Цель изобретения - уменьшение пульсаций выходного напряжения, повышение КПД и надежности засчет равномерной нагрузки элементов. Преобразователь выполнен по однотактной самовозбуждающейся схеме с трансформатором 8 в цепи положительной обратной связи. Вторичная обмотка 12 трансформатора 8 подключена к транзистору 1. Первичная обмотка 7 дросселя 6 подключена к входным выводам преобразователя. Для стабилизации выходного напряжения в силовую цепь последовательно включен резистивный датчик тока 5, падение напряжение на котором суммируется с напряжениеги на выходе дополнительного выпрямителя 23 и сравнивается с опорным напряжением стабилитрона 24. Разностное напряжение приложено к входу управляющего транзистора 17, который при отпирании, воздействуя через трансформатор 8, запирает транзисторы 1, 2, обеспечивая стабилизацию выходного напряжения. 2 ил.слс

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ, КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4832866/07 (22) 29.05.90 (46) 15.02.92< Бюл. М 6 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) И.Г.Пономарев, А.Л.Свительский и А.Г.Мясников (53) 621.314.58(088.8) (56) Патент Японии М 60-18190, кл. Н 02 М 3/335, 1985.

Патент Японии М 50-30242, кл. Н 02 M 3/335, 1975.

Авторское свидетельство СССР

М 1631677, кл. Н 02 М 3/335, 1989. (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Цель изобретения — уменьшение пульсаций выходного напряжения, повышение КПД и надежности за

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Известен стабилизированный источник питания, содержащий транзисторный ключ, многообмоточный дроссель, датчик тока, выпрямитель, прроговый элемент и цепь стабилизации напряжения. Это устройство имеет невысокую надежность при повышенных питающих напряжениях из-за черезмерно высокого напряжения на транзисторном ключе. Кроме того, из-за больших динамических потерь мощности в пассивно запираемом транзисторном ключе устройство имеет невысокий КПД.

„„ Ж„„1713050 А1 счет равномерной нагрузки элементов.

Преобразователь выполнен по однотактной самовозбуждающейся схеме с трансформатором 8 в цепи положительной обратной связи. Вторичная обмотка 12 трансформатора 8 подключена к транзистору 1. Первичная обмотка 7 дросселя 6 подключена к входным выводам преобразователя. Для стабилизации выходного напряжения в силовую цепь последовательно включен резистивный датчик тока 5, падение напряжение на котором суммируется с напряжением на выходе дополнительного выпрямителя 23 и сравнивается с опорным напряжением стабилитрона 24. Разностное напряжение прилржено к входу управляющего транзистора

17, который при отпирании, воздействуя через трансформатор 8, запирает транзисторы 1, 2, обеспечивая стабилизацию выходного напряжения. 2 ил.

Известен также транзисторный преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзисторный ключ, многообмоточный дроссель, выпрямитель, трансформатор и узел обратной связи. Это устройство имеет относительно большие пульсации выходного напряжения, обусловленные тем, что оно работает в режимах возбуждения и срыва колебаний, Кроме того, отсутствие в схеме преобразователя цепи контроля и ограничения тока, протекающего через транзисторный ключ, а также его пассивное запирание на начальной стадии процесса выключения, предопределяют невысокие КПД и надежности устройства.

1713050

25 го напряжения, содержащий N транзисторов, соединенных последовательно с первичной обмоткой дросселя, подключенной через упомянутые транзисторы к входным выводам преобргзова,-ля, выпря- 30 мительный диод, через который вторичная обмотка дросселя соединена с выходными выводами преобразователя, шунтированного конденсатором, трансформатор, первичная обмотка которого соединена через 35 резистор с управляющей обмоткой дросселя, а каждая из N вторичных обмоток под40

50

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий N транзисторов, многообмоточный дроссель, выпрямительный диод, конденсатор, трансформатор, резистор, узел обратной связи, резистивный датчик тока, пороговый элемент и источник постоянного напряжения. Основной недостаток такого преобразователя связан с высоким уровнем пульсаций выходного напряжения, так как устройство работает, в режимах возбуждения и срыва колебаний.

Кроме того, релейный принцип работы преобразователя приводит к неравномерности нагрузки элементов, в частности транзисторов, во время его работы. Это, в свою очередь, является причиной снижения КПД и надежности устройства.

Цель изобретения — уменьшение пульсаций выходного напряжения, повышение

КПД и надежности за счет равномерной нагрузки элементов.

Поставленная цель достигается тем, что в однотактный преобразователь постоянноключена ко входу соответствующего транзистора, резистивный датчик тока, включенный последовательно в цепь первичной обмотки дросселя и шунтированный входом управляющего транзистора, который подключен между источником постоянного напряжения и управляющей обмоткой трансформатора, введены дополнительная обмотка дросселя, подключенная ко входу дополнительного выпрямителя, стабилитрон и дополнительный диод, причем выход дополнительного выпрямителя через стабилитрон подключен параллельно дополнительному диоду, который включен последовательно в цепь базы управляющего транзистора.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого однотактного преобразователя постоянного на и ряжения; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений, поясняющие принцип его работы.

Преобразователь содержит транзисторы 1 и 2, диоды 3 и 4, резистивный датчик 5 тока, многообмоточный дроссель 6, первичная обмотка 7 которого включена последовательно с транзисторами 1, 2 и датчиком 5, а также трансформатор 8, первичная обмотка 9 которого через резистор 10 соединена с управляющей обмоткой 11 дросселя 6, а вторичные обмотки 12 и 13 подключены ко входам транзисторов 1 и 2, Вторичная обмотка 14 дросселя 6 через выпрямитель 15 соединена с нагрузкой 16. В состав устройства входит также управляющий транзистор

17, управляющая обмотка 18 трансформатора 8и источник 19 постоянного напряжения, в качестве которого использован выпрямитель 20 с подключенной к его входу обмоткой 21 дросселя 6. Кроме того, устройство содержитдополнительную обмотку 22 дросселя 6, подключенную ко входу дополнительного выпрямителя 23, стабилитрон 24 и дополнительный диод 25, причем выход дополнительного выпрямителя 23 через стабилитрон 24 подключен параллельно дополнительному диоду 25, который включен последовательно в цепь базы управляющего транзистора 17.

Преобразователь работает следующим образом.

Благодаря наличию в схеме положительной обратной .связи, осуществляемой по цепи транзисторы 1, 2 — обмотки 7, 11 дросселя 6 — резистор 10 — обмотки 9, 12, 13 трансформатора 8 — транзисторы 1, 2, устройство работает в режиме автогенератора.

В момент to возбуждения колебаний .транзисторы 1 и 2 открываются (см. фиг. 2) и через обмотку 7 дросселя 6 и датчик 5 начинает протекать линейно нарастающий ток, увеличивая напряжение Us на датчике

5. B момент ц, когда напряжение Us достигает заданного уровня Ug, напряжение U

12, 13 трансформатора 8 и на входы транзисторов 1 и 2 поступает запирающее напряжение, Активное запирание транзисторов 1 и 2 осуществляется на всех стадиях процесса их выключения. После запирания транзисторов 1 и 2 дроссель 6 начинает отдавать накопленную энергию в цепь нагрузки 16, увеличивая напряжение 0ы на нагрузке 16

1713050

55 и напряжение Uzz на выходе выпрямителя

23.

В момент сг дроссель 6 полностью отдает накопленную энергию в цепь нагрузки 16 и под действием положительной обратной связи снова изменяется полярность напряжения на обмотках дросселя 6 (см. фиг. 2— зависимость Upton) и трансформатора 8, Это приводит к открыванию транзисторов 1 и 2 и процесс повторяется.

Далее преобразователь работает аналогичным образом до тех пор, пока напряжение Огз на выходе дополнительного выпрямителя 23 не достигает в момент сз значения U24, равного по величине напряжению стабилизации стабилитрона 24, после чего начинается рост напряжения Uzs на дополнительном диоде 25 (см. фиг. 2 — пунктирная линия на зависимости U>z (t).

Напряжение U>z, прикладываемое ко входу управляющего транзистора 17, при этом определяется соотношением U>y = Us+

+Ups, из которого следует, что увеличение напряжения Uzs автоматически приводит к уменьшению величины напряжения Us, необходимой для отпирания транзистора 17.

Поэтому в момент м, когда после очередного этапа отдачи энергии дросселем 6 в нагрузку 16 снова изменяется полярность напряжения на обмотках дросселя 6 и трансформатора 8 и открываются транзисторы 1 и 2, ток через обмотку 7 дросселя 6 и датчик 5 нарастает до меньшей величины, - причем эта величина тем меньше, чем больше напряжение Uzs.

В момент ts транзисторы 1 и 2 снова закрываются и дроссель 6 отдает меньшую, чем ранее, величину запасенной энергии в цепь нагрузки 16. В результате этого рабочая частота преобразователя увеличивается, а рост напряжения 0ы на нагрузке 16 прекращается.

Далее преобразователь работает в автогенераторном режиме аналогично тому, как это было показано выше, осуществляя стабилизацию напряжения 0ы на нагрузке

16 на заданном уровне 0вых.

Таким образом, в предлагаемом устройстве отсутствует релейный режим работы, 20

50 основанный на возбуждении и срыве-колебаний преобразователя. Предлагаемое устройство работает только в режиме автогенератора, повышая частоту преобразования при стабилизации выходного напряжения на заданном, уровне. При этом устройство имеет меньшие пульсации выходного напряжения по сравнению с пульсациями, характерными для релейного режима работы. Кроме того, устранение релейного режима работы способствует повышению равномерности нагрузки элементов схемы устройства во время его работы, что, в свою очередь, приводит к повы шению

КПД и надежности преобразователя.

Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий N последовательно соединенных транзисторов, через которые первичная обмотка дросселя подключена к входным выводам преобразователя, выпрямительный диод, через который вторичная обмотка дросселя соединена с выходными выводами преобразователя,— шунтированными конденсатором, трансформатор, первичная обмотка которого че-, рез резистор соединена с управляющей обмоткой дросселя, а каждая из N вторичных обмоток подключена ко входу соответствующего транзистора, резистивный датчик тока, включенный последовательно в цепь первичной обмотки дросселя и шунтированный входом управляющего транзистора, который включен межДу источником постоянного напряжения и управляющей обмоткой трансформатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения пульсаций выходного напряжения, повышения КПД и надежности за счет равномерной нагрузки элементов, введены дополнительная обмотка дросселя, подключенная ко входу дополнительного выпрямителя, стабилитрон и дополнительный диод, причем выходдополнительного выпрямителя через стабилитрон подключен параллельно дополнительному диоду, который включен последовательно в цепь базы управляющего транзистора.

|

| е| !

| !

|

|

I !

1 д(г /

К

5у о а; и„

Составитель В.Моин

Редактор Н,Каменская Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Л.Патай

Заказ 542 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1-13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101