Однотактный стабилизированный конвертор

 

1. ОДНОТАКТНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТОР, содержащий силовой транзистор, трансформатор, первичная обмотка которого включена в выходную цепь, а обмотка положительной обратной связи подключена к управляющему входу транзистора, узел запуска, дополнительный транзистор, шунтирующий вход силового транзистора, выходной выпрямитель , усилитель обратной связи, входы которого связаны с выходным выпрямителем и опорным элементом, дополнительный выпрямитель , вход которого подключен к обмотке положительной обратной связи, конденсатор , отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введен компаратор и зарядный резистор, через который конденсатор подключен к выходу дополнительного выпрямителя, причем общая точка соединения зарядного резистора и конденсатора подключена к первому входу компаратора, к второму входу которого подключен выход усилителя обратной связи, а выход компаратора подключен к управляющему входу дополнительного транзистора. 2.Конвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности путем ограничения тока перегрузки, последовательно с выходом усилителя обратной связи включен дополнительный источник опорного напряжения. 3.Конвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов конден (Л сатора, в него введен коммутирующий транзистор , управляющих вход которого через выпрямительный диод подключен к дополнительной обмотке трансформатора, а выходная цепь подключена параллельно конденсатору . СП о со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1056391 А

3(59 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3394090/24-07 (22) 17.02.82. (46) 23.11.83. Бюл. № 43 (72) С. Б. Хреляц, Л. А. Марин и Ю. М. Хапилов (53) 621.314.57 (088.8) (56)1. Электронная техника в автоматике.

Сборник, вып. 14. М., «Советское радио», 1980, с. ЗЗ, рис. 3.

2. «Электроника», 1978, том 51, № 26(552)> с. 46. (54) (57) 1. ОДНОТАКТНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТОР, содержащий силовой транзистор, трансформатор, первичная обмотка которого включена в выходную цепь, а обмотка положительной обратной связи подключена к управляющему входу транзистора, узел запуска, дополнительный транзистор, шунтирующий вход силового транзистора, выходной выпрямитель, усилитель обратной связи, входы которого связаны с выходным выпрямителем и опорным элементом, дополнительный выпрямитель, вход которого подключен к обмотке положительной обратной связи, конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введен компаратор и зарядный резистор, через который конденсатор подключен к выходу дополнительного выпрямителя, причем общая точка соединения зарядного резистора н конденсатора подключена к первому входу компаратора, к второму входу которого подключен выход усилителя обратной связи, а выход компаратора подключен к управляющему входу дополнительного транзистора.

2. Конвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения тока перегрузки, последовательно с выходом усилителя обратной связи включен дополнительный источник опорного напряжения.

3. Конвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов конденсатора, в него введен коммутирующий транзистор, управляющих вход которого через выпрямительный диод подключен к дополнительной обмотке трансформатора, а выходная цепь подключена параллельно конденсатору.

1056391

40 зарядный резистор, через который конден- 45 сатор подключен к выходу дополнительного выпрямителя, причем общая точка соединения зарядного резистора и конденсатора подключена к первому входу компаратора, к второму входу которого подключен выход усилителя обратной связи,а выход компа- 50 ратора подключен к управляющему входу дополнительного транзистора., С целью повышения надежности путем ограничения тока перегрузки последовательно с выходом усилителя обратной связи может быть включен дополнительный источ- 55 ник опорного напряжения.

С целью уменьшения габаритов конденсатора,в него можег быть введен коммутиИзобретение относится к преобразовательной электротехнике и может быть использовано во вторичнь:х источниках питания.

Известен однотактный стабилизированный конвертор, содержащий силовой транзистор, трансформатор, узел запуска, выходной выпрямитель, цепь обратной связи, задающий генератор (1).

Недостатками этого конвертора являются малое быстродействие, а также сложность управляющей части, в связи с необходимостью использования задающего генератора и согласующих цепей.

Наиболее близким к изобретению является однотактный стабилизированный конвертор, содержащий силовой транзистор, трансформатор, первичная обмотка которого включена в выходную цепь, а обмотка положительной обратной связи подключена к управляющему входу транзистора, узел запуска, дополнительный транзистор, шунтируюший управляющий вход силового транзистора, выходной выпрямитель, усилитель обратной связи, входы которого связаны с выходным выпрямителем и опорным элементом, дополнительный выпрямитель, вход которого подключен к обмотке положительной обратной связи, конденсатор. Данный конвертор имеет достаточно хорошие динамические характеристики (2).

Однако наличие в выходной цепи силового транзистора и резистора обратной связи сугцественно снижает КПД.

Цель изобретение — повышение КПД.

Эта цель достигается тем, что в однотактный стабилизированный конвертор, содержащий силовой транзистор, трансформатор, первичная обмотка которого включена в выходную цепь, а обмотка положительной обратной связи подключена к управляющему входу транзистора, узел запуска, дополнительный транзистор, шунтирующий управляющий вход силового транзистора, выходной выпрямитель, усилитель обратной связи,входы которого связаны с выходным выпрямителем и опорным элементом, дополнительный выпрямитель, вход которого подключен к обмотке положительной обратной связи, конденсатор, введен компаратор и

30 рующий транзистор, управляющий вход которого через выпрямительный диод подключен к дополнительной обмотке трансформатора, а выходная цепь подключена параллельно конденсатору.

На фиг. 1 приведена схема одного из вариантов однотактного стабилизированного конвертора; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу конвертора.

Конвертор содержит силовой транзистор

1, трансформатор 2, узел запуска на транзисторе 3, конденсаторе 4, диоде 5 и резисторах 6 — 8. К управляющему входу транзистора 1 подключена обмотка положительной обратной связи трансформатора 2 через базовый резистор 9. Дополнительный транзистор 10 с накопительным конденсатором 11 связанным через выпрямительный диод 12 с дополнительной обмоткой трансформатора

2, шунтирует управляющий вход транзистора 1. Через дополнительный выпрямитель 13 к обмотке положительной обратной связи трансформатора 2 подключены последовательно соединенные зарядный резистор 14, конденсатор !5 и резистор 16. Согласующий каскад из резисторов 17 — 19 конденсатора

20 и транзистора эмиттерного повторителя

21 через оптрон 22 связывает выход усилителя 23 обратной связи и подключенный к нему опорный элемент 24 с вторым входом компаратора, выполненного на транзисторах 25 и 26 по схеме аналога однопереходного транзистора. Первый вход компаратора через резистор 27 подключен к обшей точке зарядного резистора 14 и конденсатора 15. Выход компаратора через резистор 28 подключен к управляющему входу дополнительного транзистора 10.

Для полного разряда конденсатора 15 его шунтирует коммутирующий транзистор

29, управляющий вход которого через резистор 30 и выпрямительный диод 12 подключен к дополнительной обмотке трансформатора 2. Последовательно с выходом усилителя 23 обратной связи через фотоприемник оптрона 22 включен дополнительный источник опорного напряжения — стабилитрон 31.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняк)щие работу конвертора поясняют временные диаграммы 32 — 35, соответственно напряжений на обмотках трансформатора 2; тока в первичной обмотке трансформатора . ?; напряжений на входах компаратора 25,26; напряжений на выходе компаратора 25, . ?6.

Конвертор работает следующим образом.

В момент подачи входного напряжения заряжается конденсатор 4 и отпирается транзистор 3 узла запуска, что приводит к отпиранию силового транзистора 1, появлению тока в первичной обмотке трансформатора 2, и, следовательно, напряжения на остальных обмотках. Это вызывает протекание тока через базовый резистор 9 и насыщение тран1056391 Ьг 2

ВНИИПИ Заказ 9331 5$ Тираж В87 Под»не»ое

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 зистора 1 от обмотки положительной обратной связи. Одновременно происходит заряд конденсатора 4 отрицательным напряжением через резисторы 8 и 9 и диод 5 и накопительного конденсатора 11 через диод 12, что приводит к запиранию транзистора 3 запуска и появлению на конденсаторе 11 отрицательного потенциала по отношению к транзистору 1. Напряжение трех последовательных секций обмотки положительной обратной связи трансформатора 2 через диоды 12 и 13 10 и резисторы 14 и 16 линейно заряжает конденсатор 15, что создает на первом входе аналога однопереходного транзистора 25

26 пилообразное напряжение, наложенное на постоянную составляющую на резисторе 16. На втором входе однопеременного транзистора 25, 26 устанавливается пороговое напряжение, зависимое от сигнала обратной связи (сопротивления фототранзистора оптрона 22). В момент достижения на конденсаторе 15 напряжения, величина 20 которого в сумме с падением напряжения на резисторе 16 равна порогу срабаты.вания одноперходного транзистора 25, 26 происходит включение дополнительного транзистора 10 от конденсатора 15 через выходную цепь однопереходного транзистора 25,26 и резистор 28. При этом к базе силового транзистора прикладывается отрицательное напряжение конденсатора ll и он запирается. На обмотках трансформатора 2 появляются напряжения противоположной поляр- ЗО ности. От дополнительной секции обмотки положительной обратной связи через диод

12 отпирается транзистор 29 и практически полностью разряжается конденсатор 15, подготавливая схему формирования пилообразного напряжения к следующему периоду. 35 работы. При резком увеличении входного напряжения скорость нарастания напряжения на конденсаторе 15 пилообразного напряжения возрастает, что уменьшает длительность открытого состояния транзистора 1, поддерживая напряженис на выходе постоянным. Соответствуюшим подбором сопротивления резистора 16 и емкости конденсатора 15 обеспечивается почти полная инвариантность выходного напряжения оТ входного.

В данном конверторе большему значению выходного напряжения соответствует меньшее значение опорного напряжения на компараторе (однопереходном транзисторе

25, 26). Поэтому при больших кратностях перегрузок, когда значительно возрастают падения напряжений в силовом контуре, напряжение на втором входе компаратора

25, 26 резко падает, и время открытого состояния транзистора 1 несоизмеримо больше времени его закрытого состояния.

В результате этого силовые элементы конвертора находятся в недопустимых режимах. Для исключения этого последовательно с выходом цепи обратной связи (последовательно с фототранзистором) необходимо включать дополнительный источ и и к опорного напряжения — стабилитроп 31. Это обеспечивает необходимое минимальное время выключенного состояния силового транзистора 1, а следовательно, и ограничения тока перегрузки.

Таким образом, введение в схему конвертора компаратора позволило искл1очить пз выходной цепи силового транзистора резистор обратной связи и получать, за счет этого, более высокий КПД по сравнению с известным устройством.