Стабилизированный конвертор
Патент 919027
Авторы
Стабилизированный конвертор
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистические
Республик
<и 919027
- г
{6I ) Дополнительное к авт. санд-ву (22)Заявлено 04,01.80 (21) 2864271/24-07 с лрисоелниеииеет заявки М (5l jM. Кл.
Н 02 И 3/335//
С 05 F 1/64
ГооударстеенныИ комнтет
СССР оо делам нзеоретеннй н отнрытнй (23) Приоритет
Опубликовано 07.04.82, Бюллетень М13
З,ата опубликования описания 10.04.82 (53) УДК 621.
- 314. 58 (088.8) т
Г.Ш. Нисман и Н. Г. Алхутов
I т
j ))
) .й-П5 объединения "Виброприбор" (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТОР
Изобретение относится к электротехнике и может быть применено, в частности, в качестве вторичного источника питания.
Известен стабилизированный конвертор, содержащий самовозбуждающийся однотактный инвертор с выходным трансформатором, одна вторичная обмотка которого подсоединена через стабилитрон, зашунтированный конденсатором, к базо-эмиттерному переходу транзистора, эмиттерно-коллекторный переход которого через другую вторичную обмотку связан с выходными выводами, к которым подключен дополниО тельный конденсатор Л 3 -.
Этот конвертор имеет низкую стабильность выходного напряжения. Нестабильность выходного напряжения может быть вызвана изменением питающего напряжения, температуры, тока нагрузки и дрейфом.
Рассмотрим влияние дестабилизирующих факторов на выходное напряжение конвертора.
Стабилизация выходного напряжения в данном конверторе осуществляS ется регулированием положительного смещения в базовой цепи транзистора однотактного инвертора и соответственно регулированием времени saxonления энергии при изменении входного напряжения. Изменение тока нагрузки нарушает оптимально выбранный режим работы регулирующего- транзистора, так как нам пряжение на эмиттере последнего, выбираемое несколько большим напряжения опорного источника, значительно меняется от тока нагрузки. Кроме то.го, подверженный температурным воздействиям регулирующий транзистор при постоянной нагрузке и постоянном исходном напряжении изменяет величи. ну положительного смещения и соответ919027 ственно выходное напряжение конвертора.
Причем следует отметить, что переход на режим накопления энергии в конверторе начинается при нулевом токе во вторичной цепи и ЭДС, равной нулю, и определен случайными токами коллектора транзистора однотактного инвертора. Это, в свою очередь, вызывает нестабильность длительности 10 накопления энергии и соответственно ,выходного напряжения.
Кроме того, также недостатком является отсутствие гальванической развязки между исходным и выходным напряжениями.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стабилизированный конвертор, содержащий самовозбуждающийся однотактный ин- 20 вертор с выходным трансформатором, первая вторичная обмотка которого подсоединена через стабилитрон, зашунтированный конденсатором, к базоэмиттерному переходу транзистора, а 25 вторая вторичная обмотка одним иэ выводов через коллекторно-эмиттерный переход подключена к первому выходному выводу и к накопительному конденсатору, шунтирующему выходные выво- 30 ды j22.
Недостатком этого конвертора является относительно низкое выходное напряжение.
Действительно, для увеличения выходного напряжения конвертора недостаточно увеличить соотношение вторичных обмоток, но и необходимо не допустить перенапряжения на переходах выходного транзистора. 40
В режиме насыщения транзистора однотактного инвертора все напряжение питающего источника подключено к его коллекторной обмотке. Одновременно во второй вторичной обмотке, подключенной к коллекторно-эмиттерному переходу выходного транзистора, индуктируется ЭДС, равная с з ц,, 50 где U - напряжение питающего источ1 ника;
٠— соотношение чисел витков
М коллекторных обмоток, вторичной и первичной, а в первой вто-55 ричной обмотке, подключенной к базоэмиттерному переходу выходного транзистора, индуктируется ЭДС, равная
Е = И (4
UJg где — - соотношение чисел витков обЫ1 моток второй вторичной к первичной коллекторной.
Полярность ЭДС такова, что на коллекторно-эмиттерный переход выходного транзистора, находящегося в режиме отсечки, замыкается сумма Е1 и выходного напряжения конвертора, а на базо-эмиттерный переход — сумма Е< и напряжения стабилизации стабилитрона, Выбор типа транзистора в качестве выходного в известном конверторе весьма ограничен из-за большой величины требуемого предельно допустимого обратного напряжения база-эмиттер.
Цель изобретения — увеличение выходного напряжения конвертора.
Для этого в стабилизированный конвертор, содержащий самовозбуждающийся однотактный инвертор с выходным трансформатором, первая вторичная обмотка которого подсоединена через стабилитрон, зашунтированный конден! сатором, к базо-эмиттерному переходу транзистора, а вторая вторичная обмотка одним из выводов через когпекторно-эмиттерный переход подключена к первому выходному выводу и к накопительному конденсатору, шунтирующему выходные выводы, введен делитель напряжения, состоящий из двух резисторов и диода, причем второй вывод второй вторичной обмотки подсоединен через первый резистор к первому выходному выводу и через второй резистор, зашунтированный диодом, ко второму выходному выводу.
На чертеже приведена принципиальная схема конвертора.
Стабилизированный конвертор содержит транзистор 1, база которого через резистор 2 соединена с одним из выводов обмотки 3 положительной обратной связи, другим концом соединенной с эмиттером транзистора 1 и одним из входных выводов 4. Коллектор транзистора 1 через обмотку 5 подключен к другому входному выводу б. Первая вторичная обмотка 7 через стабилитрон 8, зашунтированный конденсатором 9, подсоединена к базоэмиттерному переходу транзистора 10.
Вторая вторичная обмотка 11 первым выводом подключена к коллектору транзистора 1Î, эмиттер которого соединен с первым выходным выводом 12 и пер91902
При подключении к входным выводам 4 и 6 питающего источника в коллекторной цепи транзистора 1 проте45 кает неуправляемый ток, который, проходя через обмотку 5, вызывает изменение магнитного потока в сердечнике трансформатора и индуктирование ЭДС в обмотке 3. Обмотка 3 включена тато ким образом, что протекающий в базовой цепи ток является открывающим для транзистора 1. Приоткрытие транзистора приводит к увеличению тока в коллекторной цепи, что, в свою очередь, вызывает увеличение тока в базовой цепи. Лавинообразное развитие процесса заканчивается, когда транзистор 1 переходит в состояние насыщения. При этом все напряжение исзю точника оказывается приложенным к обмотке 5. Закон изменения тока в цепи коллектора транзистора 1 целиком определяется инфуктивностью обмотки
5. Увеличение сопротивления транзистора 1 уменьшает скорость нарастания
35 потока в магнитопроводе, что вызывает изменение направления ЭДС в обмотках. Транзистор 1 переходит в состояние отсечки. Изменение знака на- 4О пряжения на вторичных обмотках 7 и 11 приводит к тому, что транзистор 10 открывается и напряжение обмотки 11 оказывается приложенным к накопительному конденсатору 13 через открытый
45 диод 16. Транзистор 10 находится в режиме инверсного включения и через его коллекторный переход протекает обратный ток, равный току нагрузки и току подзаряда конденсатора 13.
Формула изобретения
Стабилизированный конвертор, содержащий самовозбуждающийся однотактный инвертор с выходным трансформатором, первая вторичная обмотка которого подсоединена через стабилитрон, зашунтированный конденсатором, к базоэмиттерному переходу транзистора, а вторая вторичная обмотка одним из выводов через коллекторно-эмиттерный переход подключена к первому выходному выводу и к накопительному конденсатору, шунтирующему выходные выводы, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходного напряжения, в него введен делитель напряжения, состоящий из двух резис торов и диода,,причем второй вывод второй вторичной обмотки подсоединен через первый резистор к первому выходЭнергия, накопленная в электромагнитном поле трансформатора, передается в нагрузку. Одновременно часть энергии замыкается через открытый переход база-эмиттер транзистора 10 в
55 стабилитроне 8, обеспечивая параметрическую стабилизацию напряжения на обмотках.
5 вым выводом накопительного конденсатора 13. Второй вывод второй вторичной обмотки 11 через первый резистор
14 подключен к первому выходному выводу 12 и через включенные параллельно второй резистор 15 и диод 16— ко второму выходному выводу 17 и ко второму выводу накопительного конденсатора 13.
Конвертор работает следующим образом.
7 Ь
По истечении некоторого промежутка времени накоп."енная энергия уменьшается на столько, что ЭДС, индуктированная в обмотках 7 и 11, начинает уменьшаться. При достижении порогового уровня стабилитрона 8 ток через последний падает.
Сопротивление транзистора 10 начинает увеличиваться, и магнитный поток, определяемый величиной этого сопротивления и напряжением, приложенным к обмотке 11, в данном случае равным
U VSbix R1 (3)
R +R где R< - сопротивление резистора 14
R — сопротивление резистора 15;
U<,„ - выходное напряжение конвертора, начинает уменьшаться, что вызывает изменение направления ЭДС в обмотках, лавинообразное отключение транзистора 10 и лавинообразный переход в состояние насыщения транзистора 1.
В режиме отсечки на коллекторноэмиттерный переход транзистора 10 воздействует напряжение, определенное выражением (3) .
Применение предлагаемого конверто-! ра позволяет выбором соотношения меж" ду величинами резисторов 14 и 15 получить на выходе конвертора выходное напряжение, в несколько раз превышающее величину предельно-допустимого значения для выходного транзистора.
Составитель Т. Ершова
Редактор Ю. Ковач Техред М.Надь Корректор М. Шароши
Заказ 2157/36 Тираж 719 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 7 919027 ному выводу и через второй резистор, эашунтированный диодом, ко второму выходному выводу.
Источники информации, принятые so внимание при экспертизе
1. Исаев Э,А преобразователи издат, 1962, с.
2. Авторское
Н 655043, кл, Н
Полупроводниковые напряжения. М,, Воен49, рис. 20. свидетельство СССР
02 М 3/335, 1979,