Стабилизирующий конвертор

Стабилизирующий конвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Респубттик

< >902010

4

Ф р (6l ) Дополнительное и авт. свид-ву(51)M. Кл. (22) Заявлено 1 9.03.80 (2l ) 2895814/24-07 5055 1/64 с присоединением заявки И

3есударствениый комитет

CCCP (23) П риоритет

Опубликовано 30.01.82, Бюллетень .% 4 пс делам изабретений и открытий (53 ) Уд Ê621 .31 6. .722.1. (088.8) Дата опубликования описания 30 01 82

В.N. Сазонов, A.Я. Исаев, В.Г. Кривич и И.И: йввтттов-- — -- — -----.

1. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРУ10ШИЙ КОНВЕРТОР

Изобретение относится к области электротехники, в частности к вторичным, источникам питания аппаратуры.

Известен преобразователь-стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий задающий генератор на транзисторах, связанный через диод с входной клеймом и непосредственно со вспомогательным выпрямителем, двухтактный усилитель мощности с трансформаторными входом и выходом на тра,нзисторах, последовательно с базовыми пенями котоpblx включены тиристоры широтно-импульсного модулятора соединенного с обмотками входного трансформатора и выходом силового выпрямителя(11.

Его недостатком является большое число моточных элементов, препятствующее снижению габаритов и веса, а также существенные (до 20%) потери мощности в задающем генераторе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизирующий конвертор, содержащий .задающий генератор, выходы которого подклто» чены к базам транзисторов усилителя мощности с трансформатором, выходная обмотка которого соединена через диоды с первой выходной клеммой, а непосред5 ственно -.с эмиттерами. транзисторов мостового выпрямителя и входами широт но-импульсного модулятора, другие входы которого подключены к входным клемМам, 10 . связанным с нагрузкой, зашунтироваиной конденсатором, а выходы - к базам транзисторов, коллекторы которых через полуобмотки дросселя подключены к второй выходной клемме, а через дЪоды - к

l5 первой выходной клемме.

В известном конверторе обеспечиваеъ ся высокая частота переключения транзисторов усилителя — мощности, определяемая частотными свойствами транзисторов, а также стабилизация выходиого напряжения с помощью широтно-импульсного ключевого регулятора, вклю ченного на его выходе, что позволяет уменьшить весогабаритные характеристи- ки реактивных элементов и получить достаточно высокий КПД (21.

Недостатком известного устройства является наличие потерь мощности в зада|ошем генераторе, обусловленных необходимостью получе}пы с дифференциального токового формирователя требуемых базовых токов силовых переключающих траНзисторов, 1то затрудНяет микроминиатюризацию известного устрой- 1O ства при повьпцении мощности вторичного источника питания.

Кроме того, в известном пресбразователе имеются дополнительные потери мощности на фронтах переключения из- за повышенного времени рассасывания базовых токов вследствИе -îãî,,что пе-реключение происходит в те моменты времени, когда колпекторный ток открыто-. го транзистора усилителя мощности rrpQK» " 0 тически равен нулю, и он находится в глубоком насыщении, В известном устройстве для получения нескольких стабильнь1х выходных напряжений На выходе каждой вторичой обмотки необходимо использовать ключевые транзисторы, управляемые либо от сэмостоятс льных широтно — импульсных мо дуляторов, либо через согласующие устройства от об пего ШИМ-модулятора, что усложняет его схему.

Пель изобретения — уменьшение пс терь мощностИ при одновременном упрощении устройства.

УказанНая цель достигается тем., что в известный стабилизирующий конвертор содержащий задающий генератор, выходом соединенный со входом счетного триггера и первым входом широтно-им-4О пульсного модулятора, выход которого соединен с первыми входами двух логичеоких элементов 2И- IE, вторые входы которых соединены соответственно с выходами счетного триггера, а выходы — с входами двухтактного усилителя мощности с

45 выходным трансформатором, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр соединена с выводом длч подключе пи нагрузки и вторым входом широт-. но-импульсного модулятора, введен формироватедь тока на переключающих транзисторах, базы которых соединены соответственно с выходами счетного триггера, коллекторы через обмотки дроссе,пя - с подожительной клеммой питания, а эммитеры объединены ч соединены через резистор с эмиттерами усиди тельных транзисторов каждого из плеч усилителя мощности и через интегрирующий конденсатор с отрицательной клеммой питания, при этом базы усилительных транзисторов через диоды соединены с соответствующими выходами элементов

2И-НЕ

Каждое плечо усилителя мощности состоит»з выходного и доподнительно вык псчаю1цего и усилительного транзисторов.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема стабилизирующего конвертора.

Конвертор содержит задающий генератор 1, выполненный в виде мультивибратора, соединенный со входом счетного триггера 2 и через оптоэлектронную развязку 3 — со вторым входом широтноимпульсного модулятора 4 выход кото- рого через .другую оптоэлектронную развязку- 5 соединен с двумя первыми входами элементов 2И- IE 6 и 7, вторые входы которых соединены с выходами триггера. Выходы элементов 2И-НЕ со.единены через диоды 8 и 9 с азами

1 усилительных транзисторов 10 и 11, а через резисторы 12 и 13 — с базами выключающих транзисторов 14 и 15, колдекторы которых соединены с базами выходных транзисторов усилителя мотцности 16 и 17, нагруженных -выходным трансформатором 18, вторичная обмотка которого через выпрямитель 1 9 и фильтр на дросселе 20 и конденсаторе 21, подключена к нагрузке 22, напряжение с ко .торой подается на первый вход широтноимпульсного модулятора. Формирователь тока выполнен на переключающих транзисторах 23 и 24, дросселе 25 и подключен к усилителю мощности через резистор

26 и интегрирующий конденсатор 27.

Стабилизирующий конвертор работает следующим образом.

Импульсный сигнал с мультивибратора

1 поступает на запускающий вход оптоэлектронного преобразователя 3 ддя запуска широтно-импульсного модулятора 4.

Когда на втором входе ШИМ напряжение равно нулю, на его выходе импульсный сигнал отсутствует, и на выходе второго оптоэлектронного преобразователя 5 появляется положительный сигнал, котовый поступает на первые входы элементов 2И-НЕ 6 и 7. На вторые входы указанных элементов с выходов триггера 2 поочередно поступают симметричные положительные импульсы со скважностью равной двум. Одновременно импульсы с выходов триггера 2, поступая на базы

902010

5 переключаюших транзисторов 23 и 24, обеспечивают поочередное подключение полуобмоток токозадаюшего дросселя 25.

Параметры дросселя выбираются таким образом, что за период включения одной полуобмотки ток в ней изменяется по линейному закону, при этом на выходе формирователя ток меняется по треуголь,а ному закону и заряжает интегрирующий конденсатор 27. Скорость изменения тс - r0 ка на выходе формирователя, пропорциональная величине напряжения первичного источника питания и обратно пропорциональная индуктивности дросселя, выбирается такой, чтобы среднее значение тока на r5 выходе формирователя тока было достаточным для полного открывания транзис1. Стабилизируюший конвертор, сс» держаший задаюший генератор, выходом соединенный со входом счетного тригге ра и первым входом широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен с первыми входами двух логических элвментов 2И-НЕ, вторые входы которых сосоединены соответственно с выходами счетного триггера, а выходы - с входами двухтактного усилителя мошности с выходным транзистором, вторичная обторов усилителя мошпости.

При наличии голожительного потенциала на обоих входах одного из элементов

2И-НЕ 6 и 7 на его выходе потенциал становится равным нулю, открывает один из р-р -р усилительных транзисторов 10 (11) и закрывает соответствуюший ему один из выключаюших - р-и транзисторов 14 (15). При изменении состояния триггера 2 соответственно закрывается первый р-и -р транзистор 10 и открывается второй р- и -р транзистор 1 1 пары, З0 таким образом, коллекторный ток этих транзисторов поочередно поступает в базы выходных п-р-и транзисторов 16 (17) усилителя мощности, поочередно ис открывая. Диоды 8 и 9 обеспечивают фик35 сацию потенциапа базы р-и-р транзистс ров 10 (11) на требуемом для полного открытия их минимально допустимом уровне, а резистор 26 ограничивает величину их коллекторного тока.

Имульсное переменное напряжение возникаюшее на вторичной обмотке трансформатора 18 усилителя мощности, выпрямляется мостовым. выпрямителем на диодах

19 и сглаживается с помошью индуктив45 но-емкостного фипьтра 20 и .21.

При появлении на нагрузке 22 постоянного напряжения на выходе широтно-импульсного модулятора 4 появпяются импе сы, длительность которых уменьшается с

50 увеличением напряжения на его входе..

Соответственно уменьшается дпительность включаюших импульсов, поступающих на базы транзистора 16 и 17 усилителя мошности. Когда напряжение па нагрузке 22 достигает требуемого значения, процесс устанавливается, среднее значение выпрямителя тока становится равным току «агрузки.

Формирование прямоугольных импе сов базового тока транзисторов 16 и 17 усилителя мошности происходит при ми.нимальных значениях действуюших на них напряжений и минимальных потерях мошности, затрачиваемой на раскачку" траи зисторов усилителя мощности, а включение параллельно базовым переходам транзисторов 1 4 и 1 5 обеспечивает быст рое рассасывание базового заряда при вы ключении транзисторов усилителя мошнос ти, что уменьшает потери мощности.

Введение оптоэлектронных преобразо вателей для передачи импульсов из первичной цепи во вторичную к LlHM и нао4 борот позволяет упростить схему управ ления конвертора. При этом сохраняются точностные характеристики устройства за счет обеспечения возможности непосредственного сравнения в ШИМ выходного напряжения с эталонным, 1

Расчетные соотношения и сравнитель ные испытания образцов и предложенного конвертора показывают, что потери мошности в базовой цепи транзисторов усилителя мошности для предложенного конвертора определяются величиной базового тока и остаточного напряжения на открытых переходах последовательно включенных транзисторов и ограничитель ном резисторе 26, в то время как для устройства-прототипа они зависят от величины напряжения первичного источника питания, кроме того, уменьшается время переключения транзисторов усилителя мощности, 1

Уменьшение мошности, рассеиваемой на элементах схемы преобразователя, позволяет осушествить изготовление малс мощных вторичных источников питания в малогабаритном гибридно-пленочном исполнении.

Формула из обре т ения

Составитель Л. Стрелкин

Техред М. Пекарь Кор ектор

Редактор А. Фролова

Заказ 12383/58 Тираж 907

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент", r Ужгород., ул. Проектная, 4

7 90201 0 8 мотка которого через выпрямитель и ния, при этом базы усилительных транфильтр соединена с выводом для подклю» зисторов через диоды, а базы выключаю--; чения нагрузки и вторым входом широтно" щих транзисторов через резисторы соедиимпульсного модулятора, о т л и ч а ю- иены с соответствующими выходами элешийся тем, что, с целью уменьше-, g ментов 2И-НЕ. ния потерь мощности, в него введен фор- 2. Конвертор по п. 1, о т л и ч а нзмирователь тока на переключающих тран- шийся тем, что в нем каждое плечо зисторах, базы которых соединены ñîîò- усилителя мощности состоит из выходноветственно с выходами счетного триггер- го и дополнительно выключающего и сичающего и усира, коллекторы через обмотки, дросселя — 10 ливающего транзисторов. с положительной клеммой питания, а сточники ин< о,.ации, эмиттеры объединены и соединены через принятые во внимание при экспертизе резистор с эмиттерами усилительных 1. Авторское свидетельство СССР транзисторов каждого из плеч усилителя % 519692, кл. Q 05 1/64, 1978. мощности и через интегрирующий кон- 15 2. Авторское свидетельство СССР денсатор с отрицательной клеммой пита- N 788093, кл.и Q 05 1/64, 1979.