Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного напряжения. Цель-упрощение схемы и уменьшение массы и габаритов,, Преобразователь содержит силовой транзистор 1, через первичную обмотку трансформатора 2 соединенньй с входными выводами. Вторичная обмотка трансформатора 2 через выпрямитель 3 и фильтр соединена с выходными выводами и схемой сравнения 5, выходы которой подключены к входу управляющего транзистора 6, шунтирующего обмотку 8 модулирующего трансформатора 9, блок управления с пусковым транзистором 17. Путем изменения степени открытого состояния транзи -.тора 6, работающего в линейном режиме,можно изменять скважность импульсов, подаваемых на базу транзистора 1. Изменение выходного напряжения черех схему сравнения 5 по определенному фрикциональному закону управляет скважностью импульсов базового тока силового транзистора 1, благодаря чему и достигается стабилизация выходного напряжения. Модулирующий трансформатор 9 работает в режиме симметричного двухполярного перемагничивания. 1 э.п. ф-лы, 1 ил. g (Л П П IJ и LJ (J.,|, I

ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) QI) (51) 4 Ч 02 М 3 335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3895662/24-07 (22) 14.05 ° 85 (46) 15.12.86. Бюл. Н 46 (7 i) Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (72) Б.С. Сергеев, В.И. Головин и В.А. Гасилов (53) 621.314.58 (088.8) (56) Авторское свидеть ство СССР

Р 924806, кл. Н 02 M 3/335, 1980.

Высокоэффективные системы и устройства вторичного электропитания

РЭА, МДНТП, 1I983, с . 71. (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного напряжения. Цель-упрощение схемы и уменьшение массы и габаритов. Преобразователь содержит силовой транзистор 1, через первичную обмотку трансформатора 2 соединенный с входными выводами. Вторичная обмотка трансформатора 2 через выпрямитель 3 и фильтр соединена с выходными выводами и схемой сравнения 5, выходы которой подключены к входу управляющего транзистора 6, шунтирующего обмотку 8 модулирующего трансформатора

9, блок управления с пусковым тран3НсТороМ 17. Путем изменения степени открытого состояния транзи".тора 6, работающего в линейном режиме, можно изменять скважность импульсов, подаваемых на базу транзистора 1. Изменение выходного напряжения черех схему сравнения 5 по определенному фрикциональному закону управляет скважностью импульсов базового тока силового транзистора 1, благодаря чему и достигается стабилизация выходного напряжения. Модулирующий трансформатор 9 работает в режиме симметричного двухполярного перемагничивания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1277316

Цель изобретения — упрощение схемы и уменьшение массы и габаритов.

На чертеже изображена схема предлагаемого однотактного преобразователя напряжения.

Преобразователь содержит силовой транзистор 1 с включенной в его коллекторную цепь первичной обмоткой силового трансформатора 2. Вторичная обмотка его через выпрямитель 3 и фильтр 4 соединена с нагрузкой Uö и схемой 5 сравнения. Выходы схемы 5 сравнения подключены к базе и эмиттеру управляющего транзистора 6, а его коллектор и эмиттер соединены с выходом двухполупериодного выпрямителя 7, входы которого подключены к управляющей обмотке 8 модулирующего трансформатора 9. Выход задающего генератора Е соединен с анодом первого диода 10 и через входной резистор 11 — с началом входной обмотки

12 трансформатора 9 и анодом третьего диода 13, катод которого подключен к анодам второго диода 14 и четвертого диода 15. Катод диода 15 подключен к первому питающему входному выводу преобразователя +Еп, к питающему входу схемы 16 управления и к первичной обмотке силового трансформатора 2, а катод диода 14 — к змиттеру пускового транзистора 17, коллектор которого соединен с эмиттером силового транзистора 1, общим полюсом схемы 16 управления, одним из выводов второго конденсатора 18,концом входной обмотки 12 трансформатора 9, а также одним иэ выводов первого конденсатора 19 и второго резистора 20, другие концы которых подключены к базе транзистора 17 и через первый резистор 21 — к катоду первого диода 10. Другой вывод конденсатора 18 соединен с анодом второго диода 14. Выходная обмотка 22 трансформатора 9 через выходной диод 23 подключена к входу схемы 16 управления, выход которой соединен с базой и эмиттером силового тран. зистора 1.

Однотактный преобразователь работает следующим образом.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного напряжения ° 5

В установившемся режиме пусковой транзистор 17 заперт, второй конденсатор заряжен до максимального значения амплитуды переменного напряжения Е, и они не оказывают влияния на работу схемы преобразователя.

Переменное напряжение Е „ подается на входную обмотку 12 модулирующего трансформатора 9 через входной резистор 11. Эквивалентно эта цепь представляет из себя Ы последовательное соединение. Если напряжение

Е имеет форму прямоугольных разнополярных импульсов с пренебрежимо малыми спадами вершин, то на обмотке 12 образуется то же переменное напряжение,. но с существенными, зависящими от величин резистора 11 и индуктивности намагничивания трансформатора 9 (приведенной ко входной обмотке), спадами вершин. На обмотках трансформатора. 9 имеются аналогичные импульсы прямоугольной формы с существенными спадами вершин, которые используются как пилообразное падающее напряжение для получения широтно-модулированных импульсов.

Амплитуда прямоугольных импульсов со спадающими вершинами на обмотках трансформатора 9 зависит от соотношения между величинами сопротивлений 11 и сопротивления (степени открытого состояния) управляющего транзистора 6.

Ф

На выходной обмотке 22 трансформатора 9 после выпрямления выходным диодом 23 изменяются по амплитуде и крутизне спада вершины прямоугольные импульсы, которые подаются на вход схемы 16 управления и после соответствующего-формирования и усиления управляют силовым транзистором 1.

Если порог срабатывания схемы 16 управления постоянен, то в зависимости от изменения амплитуды и формы импульса на ее входе на выходе получаются широтно-модулированные импульсы с частотой внешнего задающего генератора E> . Амплитуда импульсов на обмотке 22, а следовательно, и на входе схемы 16 управления определяется степенью открытого состояния управляющего транзистора 6. Когда он полностью заперт, амплитуда импульса максимальная и на выходе схемы 16 управления присутствуют импульсы такого соотношения, что силовой транзистор 1 открыт в течение всего по1277316 ложительного полупериода источника внешней синхронизации Е, . Однотакт- ный преобразователь работает со скважностью 2, когда время открытого и закрытого состояний силового транзистора равны, Это соответствует режиму максимальной нагрузки преобразователя и минимального первичного напряжения Е„, При полностью открытом состоянии управляющего транзис- 10 тора 6, т.е. при его минимальном сопротивлении, амплитуда импульсов на обмотках трансформатора 9 минимальная и напряжение на входе схемы

16 управления не достаточно для дос- 5 тижения порога ее срабатывания. На выходе схемы 16 напряжение имеет нулевой потенциал. Силовой транзистор

1 закрыт. Это соответствует режиму. холостого хода однотактного преоб- 20 разователя. Все промежуточные состояния схемы и амплитуды импульсов на входе схемы 16 управления соответствуют нормальному процессу функционирования преобразователя в режиме 25 стабилизации выходного напряжения

U при изменении напряжения Еп и сопротивления нагрузки.

Следовательно, путем изменения степени открытого состояния управляю-З0 щего транзистора 6, работающего в линейном режиме, можно изменять скважность импульсов, подаваемых на базу силового транзистора 1. Транзистор -6 управляется от схемы 5 срав з нения, вход которой подключен к выходу преобразователя (U„). Таким образом, изменение выходного напряжения U преобразователя через схему

5 сравнения по определенному функцио-40 нальному закону управляет скважностью импульсов базового тока силового транзистора 1. Этим и достигается стабилизация выходного напряжения UH однотактного преобразователя. 45

Модулирующий трансформатор 9 работает в режиме симметричного двухполярного перемагничивания в отличие от известной схемы. Поэтому его масса и габариты существенно меньше. 50

Обеспечение плавного включения однотактного преобразователя выполняется следующим образом.

При отсутствии напряжений Е„ и

Е z или наличии Еп, но отсутствии 55 зг

Е конденсатор 18 разряжен. Когда поступает команда на запуск, выражаемая подачей переменного напряжения Е „, конденсатор 18 начинает заряжаться через однополупериодный выпрямитель (диод 13) и резистор 11 от источника E, . Так как вначале конденсатор 18 бып разряжен, то это

его начальное состояние эквивалентно замыканию входной обмотки 12 трансформатора 9. Амплитуда импульсов на входе схемы 16 управления минимальна и по мере заряда конденсатора i8 увеличивается.

Од но вр еме ни о с э тим з ар яжа е тс я и конденсатор 19. Если постоянные времени заряда этих двух конденсаторов не равны, то это не приводит к каким-либо отрицательным последствиям.

Основную роль в формировании времени выхода на режим однотактного преобразователя играет постоянная времени цепи элементов 11 и 18.

После заряда конденсаторов 19 и

18 однотактный преобразователь выходит на рабочий режим и начинает действовать обратная связь через управляющий транзистор 6. При этом транзистор 17 заперт, так как напряжение на его базе (относительно общего полюса) больше, чем напряжение на конденсаторе 18 (обеспечивается выбором величины резистора 20 при заданной частоте синхронизации Е „) .

Далее процессы в схеме запуска не меняются .

При снятии напряжения задающего генератора Е начинает разряжаться конденсатор 19 на резистор 20. Напряжение на базе транзистора 17 (относительно общего полюса) начинает уменьшаться. Включается транзистор .

17 и,на его эмиттерно-коллекторный переход начинает разряжаться конденсатор 18. По прошествии определенного времени конденсатор 18 разряжается почти полностью и схема готова к повторному включению пускового синхронизирующеrо напряжения

Е . Если во время действия Е, отключено напряжение питания Е„, то конденсатор 18 разряжается через диод 15 и после подключения Еп схема опять начинает формировать плавный режим запуска. Таким образом, после снятия и восстановления любых сигналов (E „ или Е„) однотактный преобразователь работает в режиме плавного запуска при разряженных выходных конденсаторах фильтра 4.

П316

3 12

Формула изобретения

Составитель Б. ионн

Редактор Н. Швыдкая Техред Л.Олейник Корректор Г„ Решетник

Заказ 6756/53

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

1. Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий модулирующий трансформатор с входной, управляющей и выходной обмотками, последняя из которых через выходной диод соединена с управляющим входом схемы управления, выходом подключенной к базе и эмиттеру силового транзистора, коллектор которого через первичную обмотку силового трансформатора соединен с первым питающим входным выводом преобразователя и питающим входом схемы управления, а вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямитель и фильтр подключена к выходным выводам преббразователя и к входу схемы сравнения, выход которой соединен с базой и эмиттером управляющего транзистора, причем один из выводов входной обмотки модулирующего трансформатора годключен к первому выводу входного резистора, о тл и ч а ю шийся тем, что„ с целью уменьшения массы и габаритов путем лучшего использования сердечника трансформатора, введен двухпо лупериодный выпрямитель, вход которого соединен с управляющей обмоткой модулирующего трансформатора, а выход — с коллектором и эмиттером управляющего транзистора, причем второй вывод входного резистора и дру" гой вывод входной обмотки подключены к выходным выводам задающего генератора.

2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем,что, с

10 целью повышения надежности работы, в него введены пусковой транзистор, четыре диода., два резистора и два конденсатора, причем анод первого диода подключен ко второму выводу

15 входного резистора, а катод через первый резистор — к точке соединения одних выводов первого конденсатора, второго резистора и базы пускового транзистора, коллектором соединенно20 го с другими выводами первого конденсатора и второго резистора и перBbIM выводом Bторого конденсатора,причем эмиттер пускового транзистора подключен к катоду второго диода, 25 анод которого подключен к катоду третьего диода, аноду четвертого диода и к второму выводу второго конденсатора, анод третьего диода соединен с первым выводом входного реЗО зистора, а катод четвертого диода— с первым входным питающим выводом преобразователя.