Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

 

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий усилитель MOuiHocTH, выполненный по полумостовай схеме на транзисторах и обратных диодах, диагональ постоянного тока которого подсоединена к выводам для подключения разноименных полюсов входного источника питания со средней точкой, трансформатор, у которого один конец первичной обмотки подключен к точке соединения эмиттера одного и коллектора другого транзисторов усилителя мощности, а другой конец - к точке соединения обратных диодов, выпрямитель , входом подключенный к вторичной обмотке трансформатора, а выходом - к выходным клеммам, узел сравнения, первый вход которого подклвдчен к выходным клеммам, а выход к входу блока управления, источник опорного напряжения, выходом подключенный к второму входу узла сравнения , и ключевой элемент, отличающийся тем, что, с целью улучшения линейности регулирования выходного напряжения и упрощения, ключевой элемент включен между точко соединения первичной обмотки транс (Л форматора с обратными диодами и средней точкой входного источника питас ния, а выход блока управления соединен с управляющим входом ключевого элемента.

а9) а 11

3(59 G 05 F 1 64

Г=, t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОС)ЩФУОТЗЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Л й" и к лвтоижж саиди ильств (21 ) 3252326/24-07 (22) 18.02.81 (46) 15.08.83. Вюл. 9 30 (72) В.И. Островский и.В.И. Колбин (53) 621.316 722.1(088.8) (56) 1. Коссов О. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. М., "Энергия", 1971, с. 149-150.

2. Авторское свидетельство СССР .9 663041, кл. Н .02 М 3/335, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

9 ..748843, кл. Н 02 N 7/537, 1978. .(54) (57) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий усилитель мощности, выполненный по полумостовой схеме на транзисторах и обратных диодах, диагональ постоянного тока которого подсоединена к выводам для подключения разноименных полюсов входного источника питания со средней точкой, трансформатор, у которого один конец первичной обмотки подключен к точке соединения эмиттера одного и коллектора другого транзисторов усилителя мощности, а другой конец — к точке соединения обратных диодов, выпрямитель, входом подключенный к вторичной обмотке трансформатора, а выходом — к выходным клеммам, узел сравнения, первый вход которого подключен к выходным клеммам, а выход к входу блока управления, источник опорного напряжения, выходом подключенный к второму входу узла сравнения, и ключевой элемент, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения линейности регулирования выходного напряжения и упрощения, ключевой элемент включен между точкой,р

Ф соединения первичной обмотки трансформатора с обратными диодами и сред. ней точкой входного источника питания, а выход блока управления соединен с управляющим входом ключевого элемейта.

1035591

Изобретение относится к электротехнике и может быть. использовано в стаблизированных преобразователях постоянного напряжения.

Известны стабилизированные преобразователи постоянного напряжения, содержащие двухтактный усилитель мощности, выполненный по полумостовой схеме (1) и f2j.

Регулирование выходного напряжения в указанных схемах осуществляется1О изменением длительности включающих импульсов, подаваемых на вход транзисторов усилителя мощности, т.е. регулирующие элементы включены в базовые цепи транзисторов усилителя мощности.

Во всех случаях усилитель мощности работает на .индуктивную (ин-, дуктивно-активную) нагрузку, поэтому во избежание насыщения сердечника силового трансформатора при регулировании и стабилизации задан ного выходного напряжения, на силовой трансформатор необходимо подавать симметричные импульсы с паузой на нуле.

В указанных схемах при закрывании силовых транзисторов (в паузе ) на силовом трансформаторе и, соответственно, на нагрузке появляются выбросы противоположной рабочему им-. пульсу полярности, влияющие на величину выходного напряжения, в результате чего нет линейной зависимости между длительностью управляющего импульса и величиной выходного напряжения.

Кроме того, из-за нелинейности характеристики и искажения рабочих импульсов эти стабилизированные преобразователи для сохранения опти- 40 мальных режимов элементов схемы работают, как правило, в узком диапазоне регулирования выходного напряжения.

Наиболее близким по технической 45 сущности к изобретению является устройство, в котором для улучшения линейности регулирования выходного напряжения и получения паузы на нуле параллельно первичной обмотке трансформатора в полумостовом усилителе мощности включают дополнитель" ный ключ P3).

Указанное устройство содержит усилитель мощности, выполненный по полумостовой схеме на транзисторах и обратных диодах, диагональ постоянного тока которого подключена к раэноименным полюсам входного источника питания со средней точкой, трансформатор, у которого один конец 60 первичной обмотки подключен к точке соединения эмиттера одного и коллек-тора другого транзисторов усилителя мощности; а другой конец †. к точке соединения обратных диодов, ф5 выпрямитель, входом подключенный к вторичной обмотке трансформатора, а выходом к выходным клеммам, узел сравнения, первый вход которого подключен к выходным клеммам, а выходк входу блока управления, источник опорного .напряжения выходом подключенный к второму входу узла сравнения, ключевой элемент.

Схема сложна в;управлении так как для ее нормальной работы при регулировании длительности импульсов необходимо управлять работой одновременно трех-четырех транзисторов.

Кроме того, ухудшается линейность регулирования при малых длительностях рабочих импульсов и низких уров нях выходного напряжения, так как длительность импульсов зависит не только от времени переключения тран-. зисторов усилителя мощности, но и от времени переключения элемента, шуитирующего обмотку трансформатора.

Из-за различия времен переключения транзисторов усилителя мощности возможна также несимметричность выходных импульсов в положительный и от.рицательный полупериоды, особенно при малых длительностях импульсов, что также ухудшает линейность характеристики устройства.

При наличии дополнительного ключа, шунтирующего первичную обМотку трансформатора, сквозные токи при переключении элементов схемы прохо:дят не только через ключи усилителя мощности и дополнительный ключ от каждого из двух источников питания олумостового усилителя мощности, что может привести к потере устойчивости и полному нарушению работы уст. ройства и ведет к ухудшению надежнос-. ти.

Целью изобретения является улучшение линейности регулирования выходного напряжения и упрощение стабилизированного преобразователй постоянного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, содержащем усилитель мощности, выполненный по полумостовой схеме на транзисторах и обратных диодах, диагональ постоянного тока которого подсоединена к выводам для подключения разноименных полюсов входного источника питания со средней точкой, трансформатор, у которого один конец первичной обмотки подключен к очке соединения эмиттера одного и коллектора другого транзисторов усилителя мощности, а другой конец — к точке соединения обратных диодов, выпрямитель, входом подключенный к вторичной обмотке .трансформатора, а выхо дом — к выходным клеммам, узел сравнения, первый вход которого подключен

1035591

65 к выходным клеммам, а выход - к входу блока управления, источник опорного напряжения, выходом подключенный к второму входу узла сравнения, и ключевой элемент последний включен между точкой соединения первичной обмотки трансформатора с обрат-ными диодами и средней точкой входного источника питания, а выход блока управления соединен с управляющим входом ключевого элемента. 10

На фиг. 1 представлена схема стабилизированного преобразователя пос,— тоянного напряжения; на фиг. 2 — диаграммы напряжений.

Схема (фиг. 1) содержит источник 5

1 с конденсаторами 2 и 3, транзисторы 4 и 5, включенные по полумостовой схеме, трансформатор 6, у которого один конец первичной обмотки подключен к точке соединения эмиттера транзистора 4 и коллектора. транзистора 5, а другой. конец через обратные диоды 7 и 8 — к полюсам источника питания 1, выпрямитель 9,. подключенный к вторичной обмотке трансформатора б; источник опорного напряжения 10, узел сравнения 11, блок управления 12 и ключеоэй элемент 13, включенный между точкой соединения первичной обмотки трансформатора б с обратными диодами 7 и 8 и точкой соединения конденсаторов 2 и 3. Точка соединения конденсаторов 2 и 3 является средней точкой источника питания 1.

Схема работает следующим образом.

Транзисторы 4 и 5 управляются в противофазе полными прямоугольными симметричными напряжениями U и .U (фиг. 2), а ключевой элемент 13 с началом каждого полупериода в 40 моменты времени открывается под действием управляющего напряжения 0, подаваемого от схемы управления 12. В момент времени сб, когда одновременно открываются транзистор 4 и ключевой элемен г 13 от-конденсатора 2 по цепи: транзистор 4 — первичная обмотка трансформатора 6 - ключевой элемент 13 протекает ток. Напряжение 04 положительной полярности с вторичной обмотки трансформатоРа 6 подается на выпрямитель 9, .выпрямленное напряжение с выпрямителя 9 подает-. ся на схему сравнения 11, где оно сравнивается с опорным напряжением; поступающим от источника опорного напряжения 10, и результат измерения напряжения от схемы сравнения 11 подается на схему управления 12;

По результату измерения напряже- 60 ния схема управления 12 в момент времени t прекращает подачу управляющего напряжения 0з на ключевой элемент 13, и ключевой элемент 13 закрывается. При закрывании ключе4 вого элемента 13 первичная обмотка трансформатора 6 оказывается отключенной от конденсаторов 2 и 3. После закрывания ключевого элемента 13 ток первичной обмотки трансформатора 6 протекает через обратный диод 7 и транзистор 4. В промежуток времени.от с„ до t первичная обмотка трансформатора б оказывается закороченной обратным диодом 7 и открытым транзистором 4. При этом на первичной и, соответственно, на вторичной обмотке получается напряжение, близкое к нулевому значению.

Такое состояние схемы сохраняется до момента времени t, когда изменяется полярность управляющих напряжений 0 и U, и на ключевой элемент 13 поступает управляющее напряжение Uq .

В момент времени t< напряжения

Ц„ и 0 меняют полярность, а на ключевой элемент 13 подается управляющее напряжение U, в результате чего транзистор 4 закрывается, транзистор 5 и ключевой элемент 13 откры,ваются. С момента времени с от конденсатора 3 по цепи: ключевой элемент 13 — первичная обмотка трансформатора б — транзистор 5 протекает ток. Напряжение на первичной и вторичной обмотках трансформатора

6 имеет отрицательную полярность.

Выходное напряжение с вторичной обмотки трансформатора б снова поступает на выпрямитель 9 и т.д. В момент времени t> схема управления 12 закрывает ключевой элемент 13. С этого момента времени t> первичная обмотка трансформатора б оказывается отключенной от конденсаторов 2 и 3 и закороченной открытым транзистором 5 и обратным диодом 8 ° В этом режиме, когда ток первичной обмотки протекает через транзистор 5 и обратный диод 8, с вторичной обмотки трансформатора б снова снимается напряжение Цд, близкое к нулевому значению. Такое состояние схемы сохраняется до момента времени с, когда происходит очередное изменение полярностей управляющих напряжений Uq и U, а управляющее напряжение U подается.на ключевой; элемент 13. С момента времени с повторяется режим, в котором схема работала с момента времени t и т.д.

Данное устройство с регулйровкой длительности импульсов только одного управляющего напряжения и. позволяет получить на выходной об мотке трансформатора 6 неискаженные симметричные импульсы U> с регулируемой по длительности паузой на нуле, что не обеспечивается в схемах полумостовых преобразователей напряжения, в которых управление величиной выходиого напряжения производится

1035591

Составитель Е. Финогенов .

Редактор Г. Гербер Техред И.Гайду Корректор И. датрушкина

Заказ 5832/49 Тираж 874 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, 4 регулировкой длительности импульсов: напряжений Ifq u Ua..

Управляющее напряжение 0 регулируется по длительности от нуля до полупериода, что позволяет в данной схеме получать выходное напряжение, регулируемое по величине от нуля до максимального значения, причем величина выходного напряжения прямо пропорциональна длительности импульсов управляющего напряжения Оу..