Стабилизированный источник постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания Цель изобретения повышение надежности и КПД путем улучшения динамики переключения транзисторов. Преобразователь содержит задающий генератор 1, генератор пилообразного напряже™ НИН 2, компаратор 3, триггер 4, предварительный усилитель 5, мостовой инвертор 6 на транзисторах 7-10 и трансформаторах 11 и 13. Введение транзисторного ключа 16, компаратора 17, резисторов 18 и 19, конденсатора 20, элемента И 22 обеспечивает медлен ное нарастание коллекторного тока ключа 16 и уменьшает потери на включение. При окончании сигнала на выходе элемента И 22 ток в цепи коллек тора ключа 16 спадает, но за счет действия конденсатора 20 формируется быстрое выключение. Потери мощности с 3 при выключении ключа 16 значительно (Л уменьшаются. Выключение транзисторов 7-10 происходит при отсутствии потерь мощности в закрытом ключе,16. 2 ил. го а ел 1C

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (др 4 Н 02 М 7/5387

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ и ОТНРЫТИЙ (21) 3887744/24-07 (22) 26.03.85 (46) 30.10.86. Бюл. У 40 (72) С. С. Букреев, М. Я. Бочарников и В. М, Коновалов (53) 621.314.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 535687, кл. Н 02 МЗ/335, 1975.

Авторское свидетельство СССР .У 771641 кл. G 05 F 1/64, 1978. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПО

СТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Цель изобретения - повышение надежности и КПД путем улучшения динамики переключения транзисторов. Преобразователь содержит задающий генератор

„„SU„„1267572 А 1

1, генератор пилообразного напряжения 2, компаратор 3, триггер 4, пред" варительный усилитель 5, мостовой инвертор 6 на транзисторах 7-10 и трансформаторах 11 и 13. Введение транзисторного ключа 16, компаратора

17, резисторов 18 и 19, конденсатора

20, элемента И 22 обеспечивает медлен. ное нарастание коллекторного тока ключа 16 и уменьшает потери на включение. При окончании сигнала на выходе элемента И 22 ток в цепи коллектора ключа 16 спадает, но за счет действия конденсатора 20 формируется быстрое выключение. Потери мощности при выключении ключа 16 значительно уменьшаются. Выключение транзисторов

7-10 происходит при отсутствии потерь мощности в закрытом ключе,16, С„

2 ил.!

267572

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке вторичных источников питания.

Цель изобретения — повышение надежности и КПД путем улучшения динамики переключения транзисторов инвертора.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предложенного стабилизированного источника постоянного напряжения, на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений.

Стабилизированный источник постоянного напряжения содержит задающий генератор 1, выход которого соединен через генератор 2 пилообразного напряжения с первым входом компаратора 3, триггер 4, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выходы — с входами предварительного усилителя 5 с трансформаторным выходом, мостовой инвертор 6 на транзисторах 7-. 10, базовые цепи которых соединены через резисторы с выходными обмотками трансформатора 11 предварительного усилителя

5, выпрямитель 12, вход которого соединен с выходной обмоткой трансформатора 13 мостового инвертора.б, а выходы через выходной фильтр 14 и усилитель 15 обратной связи — с вторым входом компаратора 3, транзисторный ключ 16, дополнительный компаратор, 17, базовый резистор 18, резистор 19, конденсатор 20, элемент

НЕ 21, элемент И 22, дроссель 23, формирователь 24, при этом коллектор транзисторного ключа 16 соединен с общей точкой соединения эмиттеров транзисторов 8, 10 мостового инвертора 6, а эмиттер через параллельно соединенные резистор 19 и конденсатор ,20 — с минусовой шиной питания, выход задающего генератора I соединен через элемент НЕ 21 с первым входом элемента И 22, второй вход которого соединен с выходом компаратора 3, а выход — с первым входом дополнительного компаратора 17, второй вход которого соединен с эмиттером транзисторного ключа 16, база которого соединена через базовый резистор 18 с выходом дополнительного компаратора

17 цепи питания которого соединены соответственно с положительным +Uä и отрицательным -11„ выводом двухполярного источника, средней точкой соединенного с эмиттером транзис-! торного ключа !6, нелинейный дроссель

23 включен последовательно с первичной обмоткой трансформатора 13 в диS агональ мостового инвертора 6, формирователь 24 подключен между коллектором и эмиттером транзисторного ключа 16.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 формирует последовательность импульсов большой скважности (фиг. 2 à, поступающих на генератор 2 пилообразного напряжения и делитель частоты, Пилообразное напряжение (фиг. 25) сравнивается с напряжением Uä рассогласования усилителя 15 обратной связи с помощью компаратора 3, на выходе которого формируется последовательность им.пульсов (фиг. 2 ь), модулированная по ширине. Триггер 4,формирует сигналы (фиг. 2 l,) ) по переднему фронту сигналов с выхода задающего генератора

1, сдвинутые один относительно другого на полпериода (Т/2), которые поступают на вход предварительного усилителя 5. Элемент HE 21 формирует сигнал (фиг. 2 6), поступающий на первый вход элемента И 22. При этом сигналы на выходе элемента И 22 (фиг. 24) задержаны относительно импульсов на выходе компаратора 3 на величину, определяемую длительностью

35 сигнала на выходе задающего генератора 1, Сигналы с выходов триггера 4 (фиг. 22,)) поступают на предварительный усилитель 5, который форми4О рует на обмотках трансформатора 11 прямоугольное переменное напряжение (фиг. 2 ) .

В положительный полупериод напряжения на обмотках открываются

4 транзисторы 7. и 10 мостового инвертора 6. В отрицательный полупериод открываются транзисторы 8 и 9, при этом транзисторы 7 и 10 запираются, т.е. транзисторы 7, 10 и 8, 9 попеременно открываются и закрываются.

Широтно-модулированный сигнал с выхода элемента И 22 (фиг. 2ж) по-» ступает на первый вход дополнительного компаратора 17, на втором вхо".

55 де которого сигнал отсутствует, так как транзисторный ключ 16 закрыт и ток через резистор 19 не проходит.

При этом на выходе дополнительного

1267572 компаратора 17 формируется импульс, отпирающий транзисторный ключ 16.

Отпирающий ток ограничивается базовым резистором 18.

При отпирании транзисторного ключа 16 по цепи: транзисторы 7, 10, первичная обмотка трансформатора 13, дроссель 23, силовой транзистор 16, резистор 19, конденсатор 20 проходит ток. За счет конденсатора 20, вклю- lo ченного параллельно резистору 19, напряжение на втором входе дополнительного компаратора 17 вырабатывает медленно, с задержкой, выходной сигнал которого обеспечивает большой отпирающий базовый ток и быстрое отпирание силового транзистора 16. В результате напряжение коллектор эмиттер спадает быстро, а ток коллектора транзисторного ключа 16 нараста-yp .ет медленее за счет включения нелинейного дросселя 23 последовательно с первичной обмоткой трансформатора

13. Дроссель 23 имеет прямоугольную петлю намагничивания и ограничивает 25 только фронт нарастания тока, далее он входит в насыщение и не оказывает влияния на работу в течение данного полупериода работы преобразователя.

Таким образом, потери мощности при включении транзисторного ключа 16 уменьшаются.

При окончании сигнала на выходе элемента И 22 (фиг. 2 к) транзистор"ный ключ 16 начинает отключаться и ток в цепи коллектора начинает спадать. Однако за счет действия конденсатора 20 напряжение на втором входе уменьшается медленно и обеспе. о чивается формированное выключение 4 транзисторного ключа 16, в результате ток через него спадает быстрее.

При этом напряжение на коллекторе— эмиттере транзисторного ключа 16 нарастает медленно. Задержка нарас- 4> тания напряжения обеспечивается формирователем 24, состоящим из конденсатора, резистора и диода. Последовательно соединенные конденсатор и диод фоРмирователя 24 обеспечивают задержку нарастания напряжения коллектор — эмиттер транзисторного ключа 16.

Резистор формирователя 24 обеспечивает разряд конденсатора формиров - 5s теля 24 при открытом состоянии сило- вого транзистора 16, т.е. потери мощности при выключении транзисторного ключа 16 значительно уменьшаются.

В следующий полупериод цикл работы повторяется. При этом открываются транзисторы 8, 9 мостового инвертора

6. С задержкой, определяемой длительностью сигнала на выходе задающего генератора 1 (фиг. 2к), отпирается транзисторный ключ 16. По цепи: транзисторы 8 и 9, первичная обмотка трансформатора 13, нелинейный дроссель 23, транзисторный ключ 16, резистор 19, конденсатор 20 проходит ток. Нелинейный дроссель 23 перемагничивается, обеспечивая задержку нарастания тока при включении. С выхода трансформатора 13 переменное напряжение (фиг, 2u) с регулируемой паузой поступает на выпрямитель 12, с выхода которого напряжение (фиг, 2к) поступает на фильтр 14, С выхода последнего напряжение (фиг. 2ь) подается на выводы для подключения нагрузки.

Включение транзисторного ключа 16 происходит при открытых транзисторах

7, 10 или 8, 9 силового мостового инвертора 6. При этом потери мощност. при включении транзисторов 7-10 о мостового инвертора отсутствуют, так как появление коллекторного тока происходит при открытом состоянии транзисторов 7-10, т.е. при нулевом напряжении U на коллекторе — эмиттере транзисторов 7-10 (фиг, 2м). о

Выключение транзисторов 7-10 мостового инвертора 6 происходит при отсутствии тока коллектора (фиг. 2н), так как транзисторньгl ключ 16 уже заперт. При этом потери мощности на выключение транзисторов 7-10 мостового преобразователя 6 отсутствуют.

Таким образом, коммутация транзисторов 7-10 силового преобразователя происходит при отсутствии потерь мощности. Потери мощности при переключении силового транзистора 16 сведены к минимуму. формула изобретения

О

Стабилизированный источник постоянного напряжения, содержап;ий задающий генератор., выход которого соединен через генератор пилообразного напряжения с первым входом комгаратора, триггер, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора, !

t д

Составитель Н. Цишевская

Техред,Л.Олейник Корректор М. Шароши

Редактор М. Еелемеш

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5792/55

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 126757

1 а выходы — с входами предварительного усилителя с трансформаторным выходом подключенным к управляющим входам транзисторов мостового или полумостового инвертора, вйход которого через усилитель обратной связи соединен с вторым входом компаратора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и коэффициента полезного действия путем улучшения 10 динамики переключения транзисторов инвертора, в него введены транзисторный ключ, дополнительный компаратор, резисторы, конденсатор, элементы НЕ, И, нелинейный дроссель, при этом кол- 5 лектор транзисторного ключа соединен

2 6 с общей точкой эмнттеров мостового инвертора, а эмиттер - через параллельно соединенные резистор и конденсатор - с минусовой шиной питания, выход задающего генератора соединен через элемент НЕ с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом компаратора, а выход - с первым входом дополнительного компаратора, второй вход которого соединен с эмиттером транзисторного ключа, базой подключенного через базовый резистор с выходом дополнительного компаратора, нелинейный дроссель включен последовательно с выходной цепью инвертора.