Преобразователь постоянного напряжения

Преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>991559 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 13.07. 81 (21) 3321б31/24-07 (51) M. Ku. с присоединением заявки М

Н 02 М 3/335

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 23,01.83, Бюллетень Йо 3

Дата опубликования описания 23.01.83

153)УДК б21. 314. 58 (088. 8) мов"

-ф p;: (72} Авторы изобретения

А.A. Шишков, Д.В. Игумнов, И.С. и. A.Ã. Зайцев

Ф

3

J (Московский институт радиотехники, и автоматики (71) Заявитель (54} ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и, в частности к преобразователям постоянного напряжения, используемым в качестве источников вторичного электропитания систем радиоэлектроники и автоматики, особенно в тех случаях, когда первичный источник питания имеет низкое напряжение (солнечные батареи, . радиоизотопные элементы и т . и . ) .

Известен преобразователь постоянного напряжения с низковольтным питанием, содержащий пьезоэлектрический трансформатор, секция возбуждения пьезотрансформатора которого включена в двигатель моста, образованного четырьмя транзисторами. К другой диагонали моста присоединен внешний источник постоянного напряжения. База каждого транзистора присоединена к соответствункпей обкладке обратной связи пьезотрансформатора и через резистор — к упомянутому источнику напряжения. К электродам генераторной секции пьезотрансформатора подключен выпрямитель . Положение обкладок обратной связи на пьезопластине выбирается таким образом, чтобы напряжения на базах транзисторов, электроды которых соединены друг с другом, были в противофазе (l}.

Недостатком укаэанного устройства является низкий КПД при малых напряжениях источников питания. Он обусловлен тем, что напряжение на обкладках обратной связи - синусои3альное, и при уменьшении напряжения источника питания его амплитуда становится недостаточной для обеспечения ключевого режима работы транзисторов.

Кроме того, устройство имеет низкую надежность, обусловленную эначитель-. ныа числом выводов и обкладок пьезо трансформатора.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь, в котором секция возбуждения пьезотрансформатора через электронные ключи, соединенные по двухтактной схеме, подключена к входньм выводам преобразователя, а генераторная секция через выпрямитель и фильтр подключена к выходным выводам инвертора и задающий генератор этого преобразователя подкточен по выходу к цепям управления электронными ключами, а по цепи синхронизации связан с генераторной секцией (2).

991559

Недостатком преобразователя является отсутствие защиты при коротком замыкании на выходе.

Цель изобретения — обеспечение за. щиты от короткого замыкания на выходе.

Эта цель достигается тем, что в преобразователе цепь питания задающего генератора соединена с выходными выводами преобразователя, а цепь управления одного из электронных клю- . чей через диод соединена с генераторной секцией пьезотрансформатора.

На чертеже изображена схема предлагаемого пьезоэлектрического преоб10 разователя напряжения с низковольтным15 питанием.

Схема содержит пьезоэлектрический трансформатор 1, МОП-транзисторы 2-5, задающий генератор 6 прямоугольных импульсов, цепь 7 питания генератора, вход синхронизации 8 генератора, неинвертирующий выход 9 генератора, инвертирующий выход 10 генератора, выпрямитель 11, сглаживающий фильтр

12, внешний источник 13 постоянного напряжения, обкладки 14 и 15 секции возбуждения, обкладку 16 генераторной секции, внешнее сопротивление нагрузки 17, развязывающий диод 18.

Стоки транзисторов 2 и 5 подсоединены к плюсу внешнего источника 13 питания, а истоки транзисторов 3 и 4 к минусу источника 13, являющимся. общей точкой. Исток транзистора 2 соединен со стоком транзистора 3 и обкладкой 14. Исток транзистора 5 соединен со стоком транзистора 4 и обкладкой 15. Внешнее сопротивление нагрузки 17 через выпрямитель 11 и фильтр 12 соединено с обкладкой 16.

К выходу выпрямителя 12 подключена цепь 7 питания генератора 6. Вход синхронизации 8 подключен к обкладке

3S

l6 Неинвертирующий выход 9 соединен с затворами транзисторов 3 и 5. Инвертирующий выход 10 соединен с зат- 45 ворами транзисторов 2 и 4. Затворы транзисторов 3 и 5 соединены через диод 1 8 с обкладкой 16.

Предлагаемый преобразователь напряжения работает следующим образом.

Переменное напряжение с резонанс- ной частотой пьезотрансформатора $p с обкладкой 16 поступает на высокоомный вход синхронизации 8 и запускает задающий генератор 6. С выходов

10 и 9 на затворы транзисторов ключевого усилителя мощности 2-5 поступает напряжение в виде меандра с частотой f< и амплитудой, равной напряжению на выходе преобразователя. На.пряжения на выходах 9 и 10 находятся в противофазе, поэтому,,когда тран.зисторы 5 и 3 открыты, то 2 и 4 закрыты и наоборот. В этом случае напряжение между обкладками 14 и 15 65 имеет вид меандра с амплитудой импульсов вдвое большей напряжения источника питания и частотОй Ip . Транзисторы 2-5 работают в ключевом режиме, обеспечивающем максимальный

КПД.

Напряжение между обкладками 14 и 15 вызывает появление синусоидального напряжения на обкладке 16 с частотой %p и амплитудой в К раз большей, чем напряжение источника 13 питания, где К вЂ” коэффициент трансформации пьезотрансформатора. Выпрямленное и сглаженное напряжение поступает на сопротивление нагрузки 17 и цепь питания задающего генератора 6. Схемы генераторов прямоугольных импульсов известны. Например, может быть использован ждущий мультивибратор на КМОП-транзисторах.

Для увеличения надежности преобра зователя, а также для его запуска синусоидальное напряжение с обкладки 16 поступает на затворы транзисторов 3 и 5 через диод 18, который исключает прохождение напряжения с выхода 9 на вход 8.

В случае короткого замыкания сопротивления нагрузки или временного отключения источник питания напряжение на выходе преобразователя мало для обеспечения работы задающего генератора. Напряжение на затворах транзисторов 2-4 близко к нулю, и сопротивления их каналов значительные.

Некоторое время после снятия короткого замыкания на выходе преобразователя он будет работать с низким

КПД как автогенератор на транзисто-. рах 3 и 5 с постоянными сопротивлениями каналов другой пары транзисторов в цепи стока 3 и истока 5. Когда же напряжение на выходе преобразователя станет достаточным для обеспечения работы задающего генератора

6, КПД преобразователя возрастает.

Изобретение позволяет обеспечить защиту от коротких замыканий на выходе.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения, содержащий пьезоэлектрический трансформатор, секция возбуждения которого через электронные ключи, соединенные по двухтактной схеме, подключена к входньм выводам преобразователя, а генераторная секция через выпрямитель и фильтр подключена к выходным выводам иивертора и

/ задающий генератор прямоугольных импульсов, вход синхронизации которого соединен с генераторной секцией пьезоэлектрического трансформатора, а

991559

Составитель В. Моин

Редактор Н. Пушненкова .Техред A.Áàáèíåö

Корректор Г. Решетник

Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 160/74

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 выход соединен с цепями управления электронными ключами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения защиты от.коротких замыканий на выходе, цепь питаний указанного задающего генератора соединена с

5 выходными выводами преобразователя, а цепь управления одного из указанных электронных ключей соединена через диод с генераторной секциейпьезоэлектрического трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лавриненко В.В. Пьезоэлектрические трансформаторы, М., Энергия, 1975, с. Bl, рис. ЗОг.

2. Электронная техника в автоматике . Сборник,.Под. ред. Ю.И. Конева, Советское радио, 1972, вып. 3, с. 74, рис. 1в.