Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТИЛЬСТВУ

Союз Соеетеких

Социалмстимескеех

Реслублик (1714589 д„:;, Лс (51) М. Кл

Н 02 М 3/335

G 05 F 1/64

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.04.78 (21) 2604775/24-07

1 с присоединением заявки №вЂ”

Гасударетавниый кемитет

СССР па делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 05.02.80. Бюллетень № 5 (53) УДК 621.316.

722 1 (088 8) Дата опубликования описания 15.02.80 (72) Автор изобретения

Н. А. Соцков (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электрорадиотехнике, а именно к источникам питания и мо" жет быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной техники.

Известны стабилизированные преобразователи, содержащие силовые транзисто- ры, трансформатор, выпрямитель, фильтр, регулирующий элемент, блок управления (!, 2).

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий включенные последова"- тельно двухтактный генератор на силовых транзисторах с выходным трансформатором, регулирующий транзистор, подключенные к входу двухтактного генератора ко вторичной обмотке выходного трансформатора которого, подсоединен со входом регулирующего транзистора (2) .

Недостатком этого устройства является то, что он имеет низкий коэффициент полезного действия, как и все вторичные источники питания с непрерывным регулиро ванием, что ограничивает его область применения и возможности микроминиатюризации.

Целью изобретения является повышение

КПД.

Это достигается тем, что в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, содержащем включенные последовательно двухтактный генератор на силовых транзисторах с выходным трансформатором, регулирующий транзистор, подключенный к входу двухтактного генератора, ко вторичной обмотке выходного трансформатора которого, подсоединен выпрямитель с фильтром, блок управления-, выход которого соединен со входом регулирующего транзистора, дополнительно введены пороговый узел на и+1 состояний в каждое плечо двухтактного генератора п силовых и n+ I управляющих транзисторов, а в каждую половину первичной обмотки, выходного трансформатора последовательно п дополнительных секций обмоток, при этом эмиттеры силовых транзисторов подключены к одному входному выводу; коллекторы — к соответствующим введенным секциям riepвичной обмотки выходного трансформатора, 714589 зо

so

SS средняя точка которого подключена к общей шине,источника питания порогового узла, базы силовых транзисторов каждого плеча двухтактного генератора через переход эмиттер-коллектор соответствующего управляющего транзистора, соединены с выходом введенного задающего генератора, а каждая база симметрично расположенных в плечах управляющих транзисторов через последовательно включенные" развязывающий диод и резистор подключена к соответствующему выходу порогового узла, входы которого подключены к средним точкам резисторного делителя, подсоединенного параллельно входным выводам.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизированного преобразователя.

Преобразователь содержит двухтактиый генератор 1 с выходным трансформатором 2 на силовых транзисторах 3, регулирующий транзистор 4, выпрямитель с фильтром 5, блок управления 6, пороговый узел 7, дополнительные секции 8 выходного трансформатора 2, управляющие транзисторы 9, задающий- генератор 1О, развязывающие диод 11 и резистор 12, транзисторы 13, 14 15 триггеров Шмидта трансформатор 16 задающего генератора 10, дополнительная обмотка 17 трансформатора 2, обмотки 18 и 19 и 20 трансформатора 16.

Преобразователь работает следующим образом.

При включении напряжения питания срабатывает тот триггер Шмидта пороговый узел 7, напряжение срабатывания которого соответствует заданному уровню напряжения питаяия, и включает два тех симметрично расположенных в каждом плече управляющих транзистора 9, базы которых черев диод 1 и резистор 12 подключены к выходу этого триггера (коллекторы транзисторов 13, 14, 15). При этом при минимальном напряжении питания срабатывает всегда транзистор 13, а при максимальном— транзистор 15, подключая с помощью пары управляющих 9 и силовых транзисторов 3 соответствующие данному напряжению питания секции 8 первичной обмотки выходного трансформатора 2.

Двухтактный генератор 1 возбуждается, так как регулирующий транзистор 4 открывается напряжением, снимаемым с обмотки

19 трансформатора 16 и начинает работать та пара силовых транзисторов 3, симметрично расположенных в плечах, в базах которых включились управляющие транзисторы 9, управляемые тем выходом порогового узла

7, уровень напряжения питания, а следовательно и напряжения на входе которого соответствует напряжению срабатывания.

При этом оказываются подключенными та пара секций 8 первичной обмотки выходного трансформатора 2, напряжения которых соответствуют расчетному напряжению питания и устанавливается. напряжение на выходе обмотки 17.

Начинает расти выходное напряжение преобразователя, которое поступает на вход схемы управления 6. С выхода схемы управления 6 напряжение поступает на вход регулирующего транзистора 4 8 запирающий этот транзистор полярности. Транзистор 4, подзапираясь, увеличивает сопротивление в базовых цепях, работающих в данный момент силовых транзисторов 3. Силовые транзисторы подзапираются и напряжение на выходе преобразователя поддерживается постоянным с известной ошибкой.

Итак, при изменении питающего напряжения стабилизация выходного напряжения осуществляется пороговым узлом 7, подключающим с помощью унравляющих 9 и силовых 3 транзисторов соответствующие секции 8 первичной обмотки выходного трансформатора 2, так, что выходное напряжение остается постоянным с известной ошибкой.

Величина этой ошибки и КПД преобразователя зависит от числа дополнительно включенных транзисторов 3 и 9 и от диапазона изменения питающего напряжения. Чем больше число дополнительных транзисторов, тем выше коэффициент полезного действия и выше коэффициент стабилизации. Чем больше диапазон изменения питающего напряжения, тем больше число дополнительных транзи сторов необходимо длк с охра не ни я высокого КПД преобразователя.

В промежутках между переключениями и при сбросе нагрузки стабилизация выходного напряжения осуществляется с помощью регулирующего транзистора 4, работающего в линейном режиме и управляемого схемой управления 6, на вход которой поступают выходное напряжение преобразователя и напряжение с обмотки 17 трансформатора 2. Регулирующий транзистор 4 в про-, межутках между переключениями порогового элемента 7 управляет, силовыми транзисторами 3 таким образом, что выходное напряжение преобразователя поддерживается постоянным с известной для непрерывного регулирования ошибкой.

Процессы в стабилизированном преобразователе не изменяются, если двухтактный генератор выполнен с самовозбуждением, т, к. без задающего генератора 10, когда обмотки 18 и 19 являются обмотками трансформатора 2, либо когда обмотка 20 трансформатора 16 подключена к коллекторам 2-х транзисторов 3 разных плеч.

Пйложительный эффект от использования предлагаемого устройства состоит в том, что повышается его коэффициент полезного действия и появляется возможность его микроминиатюризации, т. е. повышаются удельные массогабаритные характеристики и одновременно улучшаются энергетические

714589

Формула изобретения

1. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий вклю10 характеристики — основные характеристики вторичных источйиков питания. При этом в предлагаемом устройстве сохраняются высокие статические и динамические характеристики прототипа, как линейной амплитудно-Импульсной системы регулирования (стабилизации), и сохраняется/относительно низкая по амплитуде и постоянная по спектру излучаемых частот помеха, не требующая установки громоздких фильтров для ее подавления, как это имеет место в системах с ши- 0

10 ротно-импульсной модуляцией или релейного типа. Некоторое усложнение схемы за счет установки дополнительных элементбв,особенно силовых транзисторов не ведет "к увеличению массы и габаритов устройства, так как компенсируется это тем, что все эти элементы рассеивают малую мощность и микроминиатюризируемы, т. е. могут быть использованы в бескорпусном исполнении, и k тому же, работая поочередно, повышают срок службы и надежность устройства. КПД устрой<:тва высокий и в зависймости от числа дополнительно включенных силовых транзисторов и диапазона изменения напряжения питания достигает КПД обычного нерегулируемого преобразователя постоянного напряжения достигающего 90 /о. 2s

Высокий КПД предлагаемого устройства достигается тем, что при увеличении напря- жения питания падение напряжения на силовых транзисторах выходного двухтактно- го каскада сохраняется на заданном уровЗ0 не, т. к. этот перепад напряжения дискретно переносится с силовых транзисторов на дополнительные секции первичной обмотки выходного трансформатора с помощью порогового устройства, следящего за величиной напряжения питания и воздействующего на 3$ управляющие и силовые транзисторы .выходного каскада. ченные последовательно двухтактный генератор на силовых транзисторах с выходным трансформатором, регулирующий транзистор, подключенный к входу двухтактного генератора, ко вторичной обмотке выходного трансформатора которого подсоединен выпрямитель с фильтром, блок управления, выход которого соединен со входом регулирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД дополнительно введены пороговый узел íà n+1 состояний, в каждое плечо двухтактного генератора и силовых и и+1 управляющих транзисторов, а в каждую половину первичной обмотки выходного трансформатора последовательно и дополнительных секций обмоток, при этом эмиттеры силовых транзисторов подключены к одному входному выводу, кол- лекторы — к соответствующим введенным секциям первичной обмотки выходного трансформатора, средняя точка которого подключена к общей шине источника питания и порогового узла, базы силовых транзисторов каждого плеча двухтактного генератора через переход эмиттер-коллектор соответствующего управляющего транзистора соединены с выходом введенного задающего генератора, а каждав база симметрично расположенных в плечах управляющих транзисторов через последовательно включенные развязывающий диод и резистор подключено к -соответствующему выходу порогового узла, входы"которого подключены к средним точкам резисторного делигеля, подсоединенного параллельно входным выводам.

2. Преобразователь по п. 1, отличаюи1ийся тем, что пороговый узел выполнен в виде и триггеров Шмидта, выход каждого из которых подсоединен ко входу ссютветствующего управляющего транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 581465, кл. G 05 F 1/64-77.

2. Авторское свыдетельство СССР № 351205, кл. G 05 F 1/64-68.

714589

Составитель В. Косырев

Редактор И. Алышева Техред К. 1Пуфрич Корректор М. Шароши

Заказ 9341/64 Тираж 783 Подписное

U,Н И И П И Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

i! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектнаи, 4