Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ключевых регуляторах и стабилизаторах постоянного напряжения. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов устройства. Однотактный преобразователь постоянного напряжения содержит источник 1 питания, регулирующий транзистор 2 с узлом 5 управления , шунтирующий конденсатор 4, токоограничивающий 3 и зарядный 7 дроссели, ограничительный обратносмещенный диод 6, ДЬС - фильтр 16, зарядный диод 9, блок 10 перемагничивания в который входят транзисторы 11, 17, 18, диоды 14, 21 и резисторы. Блок перемагничивания обеспечивает работу -зарядного дросселя по полному гистерезисному циклу, а использование зарядной цепи (шунтирующий конденсатор , зарядный дроссель 7, диод с 9 и транзистор 18 блока перемагничивания ) исключает запас избыточной (Л энергии в токоограничивающем дросселе 3. 1 ил.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦ1 1АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (19) Of) (off 4 Н 02 М 3/335

%.у

" ;,а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

°;

t (21) 3910797/24-07 (22) 10.06.85 (46) 07.12.86. Бюл. В 45 (72) А.Д. Гудков и А.Е. Ольсевич (53) 62).314.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 280572, кл. Н 02 М 3/04, 1971.

Электронная техника в автоматике./Под ред. Ю.И. Конева. M. Советское радио, И 8, 175, рис. За. (54) ОДНОТАКТНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ключевых регуляторах и стабилизаторах постоянного напряжения. Цель изобретейия — уменьшение массы и габаритов устройства. Однотактный преобраэователь постоянного напряжения содержит источник 1 питания, регулирующий транзистор 2 с узлом 5 управления, шунтирующий конденсатор 4, токоограничивающий 3 и зарядный 7 дроссели, ограничительный обратносмещенный диод 6, Д1С вЂ” фильтр 16, зарядный диод 9, блок 10 перемагничивания в который входят транзисторы

11, )7, 18, диоды 14, 21 и резисторы.

Блок перемагничивания обеспечивает работу зарядного дросселя по полному гистерезисному циклу, а использование зарядной цепи {шунтирующий конденсатор, зарядный дроссель 7, диод

9 и транзистор 18 блока перемагничивания) исключает запас избыточной энергии в токоограничивающем дросселе 3. 1 ил.

1275693

5 !

О

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано н ключевых регуляторах и стабилизаторах постоянного напряжения.

Целью изобретения является уменьшение массы и габаритов преобразователя.

На чертеже приведена схема однотактного преобразователя постоянного напряжения.

Преобразователь содержит источник .

1 питания, регулирующий транзистор

2 (например п-р-п-тина), коллектор которого присоединен к первому входному выводу для подключения источника 1 питания, эмиттер — к первым выводам токоограничивающего дросселя

3 и шунтирующего конденсатора 4, а база — к узлу 5 управления; ограни чительный обратносмещенный диод 6, катод которого присоединен к второму выводу шунтирующего конденсатора

4 и к первому выводу зарядного дросселя 7, а анод — к второму входному выводу для подключения источника 1 питания; возвратный диод 8, анод коI торого присоединен к аноду зарядного диода 9 и к второму выводу за-. рядного дросселя 7, а катод — к первому входному выводу; блок 10 перемагничивания, в состав которого vxo— дят первый транзистор 11 (например, п-р-п-типа), который коллектором присоединен к катоду ограничительного обратносмещенного диода 6, эмнттером — к второму выводу первого резистора 12 и к аноду ограничительного обратносмещенного диода 6, а базой— к первым выводам первого 12 и второго 13 резисторов, второй вывод которого присоединен к второму выводу зарядного дросселя 7 через последовательно соединенные первый,циод 14, включенный в прямом направлении, и третий резистор 15, и к выходу DLCфильтра 16 через силовой переход второго транзистора 17 (например, р-п-р-типа), база которого через две параллельно соединенные цепочки присоединена к базе третьего транзистора IS (например, п-р-п-типа), коллектор которого присоединен к катоду зарядного диода 9, а эмиттер — к входу DLC — фильтра 16, причем одна цепочка состоит из последовательно соединенных четвертого 19 и пятого

20 резисторов, точка соединения которых присоединена к второму выводу токоограничинающего дросселя 3 и к входу DLC — фильтра I6, а другая цепочка состоит из последовательно соединенных нторого диода 21, шестого 22 и седьмого 23 резисторов, при этом точка соединения резисторов 22 и 23 присоединена к первому выводу токограничивающего дросселя 3; выходные выводы для подключения нагрузки 24 присоединены к выходу DLC— фильтра 16, состоящего из накопительного дросселя 25, конденсатора 26 и рекуперационного диода 27.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени, когда регулирующий транзистор 2 закрыт, возвратный диод 8 смещен в обратном направлении, третий транзистор 18 блока 10 перемагничивания закрыт; энергия, накопленная в дросселе 25 DLC — фильтра

16 через открытый рекуперационный диод 27 передается .в нагрузку 24 и конденсатор 26 Dl C — фильтра 16; полярность напряжения на накопительном дрос селе 25 Ш,С вЂ” фильтра 16 (показана без скобок) такова, что второй транзистор 17 блока 10 перемаг ничивания открыт, в результате чего первый транзистор 11 блока 10 леремагничивания также открыт и зарядный дроссель 7 перемагничивания, например, в сторону -В под действием напряжения

7 с25 тп Д14 1Ц м <5 (1)

rye U,2<- напряжение на конденсаторе

26 bLC — фильтра 16; 11„, и U, падение напряжения на открытых транзисторах 11 и 17 соответственно; 0414— прямое падение напряжения на диоде

14; is — сопротивление резистора 15 блока 10 перемагничивания;3А, — ток намагничивания зарядного дросселя 7.

При этом резис гор 15 ограничивает максимальный ток через транзисторы

11 и 17 при насыщении зарядного дросселя 7, а резисторы 13 и 22 — соответственно их базовые токи.

Включение регулирующего транзистора 2 при поступлении на его базу отпирающего сигнала узла 5 управления приводит к запиранию транзистора

17 под действием обратного напряжения, поступающего íà его базу через резистор 22 и диод 2), а следовательно, к выключению транзистора 11, к открыванию транзистора 18 блока 1О

1275693 перемегничивания через резистор 23.

Одновременно начинается линейное увеличение тока дросселя 3, к которому прикладывается полное напряжение источника 1 питания вследствие 5 инерционности рекуперационного диода

27 и нарастание по синусоидальному закону тока в последовательной цепочке из конденсатора 4, зарядного дросселя 7, зарядного диода 9, транзистора 18.

В результате дроссель 7 перемагничивается в обратную сторону (т.е. в сторону +В ); конденсатор 4 заряжается до напряжения, максимальная величина которого фиксируется на уровне напряжения источника 1 пи ания в момент отпирания диода 6. Токи через токограничивающий 3 и зарядный

7 дроссели, в сумме составляющие на- 2б растающий ток коллектора регулирующего транзистора 2, направлены навстречу току через рекуперационный диод

27. Если к моменту полного заряда конденсатора 4 диод 27 еще не закрылся, то в контуре: дроссель 7, диод 9, транзистор !9, диоды 27 и 6 начинает протекать медленно убывающий ток, поддерживаемый энергией, накопленной в дросселе 7. Ток через ЗО регулирующий транзистор 2 уменьшается до значения, определяемого током дросселя 3. Параметры последнего и зарядного 7 дросселей выбирают так, чтобы. скорость нарастания тока в токоограничивающем дросселе 3 быпа больше скорости уменьшения тока в зарядном дросселе 7, в результате обратный ток через рекуперационный диод 27 будет продолжать нарастать, 40 способствуя быстрому его закрытию.

Использование зарядной цепи (шун" тирующий конденсатор 4, дроссель 7, диод 9, транзистор 18 блока 10 перемагничивания) способствует более быст- 45 рому запиранию рекуперационного диода 27, а также исключает запасание избыточной энергии в токоограничивающем дросселе 3, что расширяет диапазон изменения коэффициента заполне- SO ния и повышает КПД преобразователя.

При запирании одиода 27 избыточная энергия зарядного дросселя 7 через диоды 6 и 8 передается в источник 1 питания; транзистор 18 выклю- 55 чается, поскольку напряжение на его базо-эмиттерном переходе приближается к нулевому значению, так как падение напряжения н» дросселе 3 становится ничтожно малым по сравнению с напряжением источника 1 питания; изменяется полярность напряжения на накопительном дросселе 25 (на чертеже показана в скобках), под действием которого транзистор 17 поддерживается в дальнейшем в закрытом состоянии.

При малом токе нагрузки рекуперационный диод 27 может закрываться ранее момента полного заряда шунтирующего конденсатора 4, что повышает быстродействие преобразователя.

Токи, протекающие через резисторы 19-23 и диод 21, во время открытого состояния рекуперационного диода 27 увеличивают обратный ток через него, что также способствует увеличению быстродействия преобразователя.

Выключени регулирующего транзистора 2 приводит к разряду до нуля током накопительного дросселя 25 шунтирующего конденсатора 4 через диод

6 и дроссель 3. При этом энергия, накопленная в дросселе 3, рассеивается в резисторах 20 и 23, а создаваемое на резисторе 20 обратное напряжение за счет протекающего через него тока надежно удерживает транзистор

18 и закрытом состоянии; открывается диод 27 и накопленная в дросселе

25 энергия через диод 27 передается в нагрузку 24 и конденсатор 26. Полярность напряжения на накопительном дросселе 25 изменяется на обратную (на чертеже показана без скобок).

Далее процессы повторяются аналогично, Введение блока 10 перемагничивания обеспечивает работу зарядного дросселя 7 по полному гистерезисному циклу, в результате чего существенно уменьшается сечение сердечника или число витков зарядного дросселя

7. Вследствие этого уменьшаются габариты и масса зарядного дросселя 7 и всего устройства в целом.

Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий узел управления, соединенный с входом регулирующего транзистора, один силовой электрод которого присоединен к первому входному выводу, служащему для подключения источ75693

Составитель Т. Ершова

Редактор А. Шандор Техред В.Кадар Корректор A. Тяско

Заказ 6577/53 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятне, г. Ужгород, ул. Проектная, 5 l2 ника питания, а другой силовой электрод подключен к точке соединения первых выводов токоограничивающего дросселя и шунтирующего конденсатора, причем второй вывод токоограничивающего дросселя присоединен к входу

DLC — фильтра, к выходу которого присоединены выходные выводы для подключения нагрузки, а второй вывод шунТирующего конденсатора присоединен, с одной стороны, через ограничительный обратносмещенный диод к второму входному выводу, служащему для подключения источника питания, а с другой стороны, — к. первому выводу цепи зарядного дросселя, в которую включен зарядный диод, второй вывод которой присоединен к первому выводу возвратного диода, второй вывод которого подключен к первому входному выводу, отличающийся тем, что, .с целью уменьшения массы и габаритов, в преобразователь введен блок перемагничивания, состоящий их трех транзисторов, двух диодов и семи резисторов, причем силовой переход первого транзистора присоединен параллельно ограничительному обратносмещенному диоду, а его управляющий электрод — к точке соединения первых выводов первого и второго резисторов, вторые выводы которых присоединены соответственно к второму входному выводу и к точке соединения первого вывода первого диода, второй вывод которого через третий резистор присоединен к второму выводу зарядного дросселя, и первому силовому электроду второго транзистора, 10 второй силовой электрод которого присоединен к выходу DLC — фильтра, а его управляющий электрод через две параллельно соединенные цепочки присоединен к управляющему электроду

15 третьего транзистора, первый силовой электрод которого присоединен к второму вывоцу цепи зарядного дросселя, а второй силовой электрод — к входу

DI C — фильтра, при этом первая из

20 указанных цепочек выполнена в виде последовательно соединенных четвертого и пятого резисторов, а вторая цепочка — из последовательно соединенных второго диода, шестого и

2S седьмого резисторов, причем точки соединения соответствующих резисторов первой и второй цепочек присоединены соответственно к первому и второму выводам токоограничивающего дросселя.