Однотактный преобразователь постоянного напряжения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в системах вторичного электропитания. Сущность изобретения: преобразователь содержит силовой трансформатор (1) и дроссель (2), первичные обмотки (3, 4) которых соединены последовательно и через силовой транзистор (5) подключены к входным выводам преобразователя, с которым присоединены входные выводы блока управления (13), выходом подключенного к входной цепи силового транзистора (5). Блок управления (13) выполнен с задающим генератором (14) и с насыщающимся трансформатором тока (15), что позволяет обеспечить защиту от перегрузок и К.З. в цепи нагрузки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

« ФЧ («, « !" ч ".." я 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

«

I»

° б (21) 4916861/07 (22) 22.01.91 (46) 15.11.92. Бюл. ¹ 42 (71) Московское опытно-конструкторское бюро Московского производственного объединения "Рубин" (72) Ю.А.Полевик, А.А.Алейников, В.С.Моин и A.À.Æóðàâëåâ (56) Авторское свидетельство СССР № 1381462, кл. G 05 F 1/56, 1986, Авторское свидетельство СССР

¹ 1275690, кл. Н 02 М 3/335, 1984, (57) Использование: в системах вторичного электропитания. Сущность изобретения: преобразователь содержит силовой трансформатор (1) и дроссель (2), первичные обмотки (3, 4) которых соединены последовательно и через силовой транзистор (5) подключены к входным выводам преобразователя, с. которым присоединены входные выводы блока управления (13), выходом подключенного к входной цепи силового транзистора (5). Блок управления (13) выполнен с задающим генератором (1 4) и с насыщающимся трансформатором тока (15), что позволяет обеспечить защиту от перегрузок и К.З. в цепи нагрузки. 1 ил.

1775817

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

Известны однотактные транзисторные преобразователи постоянного напряжения, содержащие силовой транзистор и силовой трансформатор, Вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель и дроссель соединена с выходными выводами.

Недостатком данного преобразователя является усложнение устройства при необходимости выполнения его с многоканальHblM выходом, когда число дросселей должно быть увеличено по числу каналов.

В однотактном преобразователе один общий дроссель при многоканальном выходе включен первичной обмоткой последовательно через силовой транзистор с первичной обмоткой силового трансформатора, а вторичной обмоткой через дополнительный диод с выходными выводами преобразователя, Силовой транзистор данного преобразователя управляется импульсами напряжения с переменным коэффициентом заполнения, поступающими с выхода блока управления, подключенного выходом к выходным выводам ведущего канала преобразователя.

К недостаткам преобразователя, принятого за прототип, относится отсутствие защиты от перегрузок и коротких замыканий (K3) в цепи нагрузки, что снижает его надежность.

Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения защиты от перегрузок и КЗ в цепи нагрузки.

Это достигается тем, что в однотактном преобразователе, содержащем силовой трансформатор и дроссель, первичные обмотки которых соединены последовательно и через силовой транзистор подключены к входным выводам преобразователя, а вторичные обмотки через, выпрямительные диоды подключены к выходным выводам преобразователя, с которыми соединены входные выводы блока управления, подключенного выходом к входной цепи силового транзистора, блок управления выполнен с задающим генератором и с насыщающимся трансформатором тока, первичная обмотка которого включена последовательно в цепь силового транзистора, базовая обмотка через первый резистор соединена с выходными выводами блока управления, пусковая обмотка через последовательно соединенные второй резистор и конденсатор соединена с выходом задающего генератора, а управляющая обмотка через блокирующий диод шунтирована управляющим транзистором, вход которого через измерительноусилительный узел соединен с входными выводами блока управления.

На чертеже показана принципиальная схема преобразователя.

Преобразователь содержит силовой трансформатор 1 и дроссель 2, Первичная обмотка 3 трансформатора 1 и первичная обмотка 4 дросселя 2 через силовой транзистор 5 соединены с входными выводами преобразователя 6 и 7, Вторичные обмотки

8 и 9 соответственно трансформатора 1 и дросселя 2 через выпрямительные диоды 10

10 соединены с выходными выводами преобразователя 11 и 12, к которым подключен вход блока управления 13. Блок управления

13 содержит задающий генератор 14, насыщающийся трансформатор 15 и управляющий транзистор 16, входом подключенный к

15 выходу измерительного-усилительного узла

17, вход которого соединен с входными выводами 18, 19 блока управления 13, Трансформатор тока 15 выполнен с первичной

20 обмоткой 20. включенной последовательно выходными выводами 23, 24 блока управления 13, пусковая обмотка 25 через конденсатор 26 и второй резистор 27 подключена к выходу задающего генератора 14, а управляющая обмотка 28 через блокирующий диод 29 шунтирована управляющим транзистором 16. К выходным выводам преобразователя подключена нагрузка 30.

Преобразователь работает следующим

30 образом.

От задающего генератора 14 на обмотку

25 поступают тактовые пусковые импульсы, вызывающие начальное отпирание транзистора 5. Благодаря положительной токовой обратной связи, образованной обмотками

20 и 21 трансформатора тока 15, происходит лавинообразное отпирание транзистора 5.

При этом через трансформатор 1 и выпрямительный диод 10.энергия поступает в нагрузку 30, а в дросселе 2 накапливается энергия. Сердечник трансформатора тока

15 перемагничивается в прямом направлении с длительностью, зависимой От напряжения на обмотке 21. Диод 29 на данном

50 интервале закрыт и обмотка 28 тем самым отключена. В момент насыщения сердечника трансформатора 15 напряжение на всех

его обмотках резко снижается и транзистор

5 лавинообразно закрывается, Энергия, накопленная в дросселе 2, передается в на55 груэку 30 через диод 10. В насыщенном состоянии сердечник поддерживается током, проходящим по обмотке 25 и ограниченным сопротивлением резистора 27. По окончании тактового полупериода напряжев цепь транзистора 5, базовой обмоткой 21, 25 соединенной через первый резистор 22 с

1775817 ние на выходе задающего генератора 14 изменяет полярность и к обмотке 25 прикладывается в абра;ной полярности сумма напряжений на выходе генератора 14 и на конденсаторе 26, При этом закрытое состо- 5 яние транзистора 5 становится активным за счет обратного напряжения на обмотке 21 и начинается процесс обратного перемагничивания сердечника трансформатора 15 (возврата его рабочей точки в исходное со- 10 стояние). Управляющая обмотка 28 через открытый диод нагружена на транзистор 16, находящийся в линейном режиме, т.е. работающий как управляемое сопротивление по сигналу, вырабатываемому узлом 17 в фун- 15 кции выходного напряжения, Глубина размагничивания сердечника 15 (перепад индукции), определяется напряжением на обмотке 28, которое соответствует напряжению на выходе генератора 14 и конденса- 20 торе 26 поделенному с помощью резистивного делителя на элементах 27 и

16. Ровно насколько размагнитится сердечник, настолько в установившемся режиме будет длиться рассмотренный ранее про- 25 цесс прямого перемагничивания, при котором транзистор 5 открыт и энергия поступает в нагрузку через трансформатор

1. Отрицательная обратная связь с выхода преобразователя автоматически обеспечи- ЗО вает стабилизацию выходного напряжения путем изменения эквивалентного сопротивления транзистора 16. Например, при увеличении по какой-либо причине выходного напряжения преобразователя на выводах 35

11, 12 изменяется сигнал на выходе измерительно-усилительного узла, в который входит опорный элемент (стабилитрон), таким образом, чтобы увеличилась степень отпирания транзистора 16, т.е. уменьшается 40

его эквивалентное сопротивление. Вследствие этого уменьшается напряжение на обмотках трансформатора 15 в такте размагничивания его сердечника уменьшается глубина размагничивания и уменьша- 45 ется относительная длительность открытого состояния транзистора 5 в последующем полупериоде, что приводит к снижению выходного напряжения.

Обратный процесс происходит при 50 уменьшении выходного напряжения, например при подключении дополнительной нагрузки.

Включение в цепь обмотки 21 резистора

22 обеспечивает автоматическое ограничение тока транзистора и защиту от КЗ и перегрузок.

Это объясняется тем, что при увеличении тока в силовой цепи транзистора 5 увеличивается его ток базы, падение напряжения на резисторе 22 и напряжение на обмотке 21, Вследствие этого автоматически уменьшается длительность прямого перемагничивания сердечника 15 и тем самым ограничивается рост тока коллектора транзистора 5 вплоть до короткого замыкания в цепи нагрузки.

В предложенном устройстве помимо обеспечения защиты от перегрузок и К,3. на выходе, обеспечивается полное гальваническое разделение входных цепей относительно выходных, что повышает надежность (безаварийность при К,З. на корпус) и алектромагнитную совместимость.

Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор и дроссель, первичные обмотки которых соединены последовательно и через силовой транзистор подключены к входным выводам преобразователя, а вторичные обмотки через выпрямительные диоды подключены к выходным выводам преобразователя, с которыми соединены входные выводы блока управления, выходом подключенного к входной цепи силового транзистора, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем обеспечения защиты от перегрузок и коротких замыканий в цепи нагрузки. блок управления выполнен с задающим генератором и с насыщэющимся трансформатором тока, первичная обмотка которого включена последовательно в цепь силового транзистора, базовая обмотка через первый резистор соединена с выходными выводами блока управления, пусковая обмотка через последовательно соединенные второй резистор и конденсатор соединена с выходом задающего генератора, а управляющая обмотка через блокирующий диод шунтирована управляющим транзистором, вход которого через измерительно-усилительный узел соединен с входными выводами блока управления.