Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к источникам вторичного электроцитания и может быть использовано для электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение КПД. Устройство содержит усилитель мощности с токовым управляющим трансформатором 4. Его обмотка управления через диодный мост I шунтирована выключающим транзистором 12. Эмиттерный переход выключающего транзистора I2 шунтирован двумя параллельно включенными транзисторами 13 и 14. Вход первого из них подключен к выходу широтно-импульсного модулятора 17, вход второго через вьтрямитель 26 и дифференцирующую цепь 27 и 28 - к выходу задающего генератора 10. Это подключение позволяет скомпенсировать инерционность широтноимпульсного модулятора и тем самым уменьшить время взаимодействия управляющих выключающего и включающего источников. 2 ил. (С (О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!! 4 G 05 F l/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3893374/24-07 (22) 1!.05.85 (46) 23.08,87, Бюл. № 3! (72) А.И.Гинзбург и В.Д.Гинзбург (53) 621.316.722 (088.8) (56) Патент США ¹- 3683208, кл. Н 03 К 3/30, 1972.

Авторское свидетельства СССР

¹ 1001059, кл. ". 05 Р I/56, 1981. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение

КЦЦ. Устройство содержит усилитель

„„Я0„„13 22 6 АI мощности с токовым управляющим трансформатором 4. Его обмотка управления через диодный мост 11 шунтирована выключающим транзистором 12.

Эмиттерный переход выключающего транзистора 12 шунтирован двумя параллельно включенными транзисторами 13 и 14, Вход первого из них подключен к выходу широтно-импульсного модулятора 17, вход второго через выпрямитель 26 и дифференцнрующую цепь 27 и 28 — к выхаду задающего генератора

10. Это подключение позволяет скомпенсировать инерционность широтноимпульсного модулятора и тем самым уменьшить время взаимодействия управляющих выключающего и включающего источников. 2 ил, 1

13

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является поньш ение КПД.

На фиг.1 изображена электрическая схема преобразователя; на фиг.2— временные диаграммы напряжений в характерных точках преобразователя.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит силовые транзисторные ключи 1, выходной трансформатор 2 и выпрямитель и фильтр 3. Силовые ключи

1 управляются от управляющего трансформатора 4 тока, обмотка 5 управления которого через резистор 6 и конденсатор 7 связана с обмоткой 8 выходного трансформатора 9 задающего генератора 10. Через диодный мост

)1 обмотка 5 управления связана с коллектором и эмиттером включающего транзистора 12. Параллельно эмиттербазовому переходу этого транзистора включены коллекторы и эмиттеры двух управляющих транзисторов 13 и )4.

Коллекторы через общий резистор 15 соединены с источником питания операционного усилителя 16 модулятора

17 длительности импульсов. База транзистора 13 через форсирующую ВС-цепь

18 соединена с выходом модулятора 17.

На первый вход операционного усилителя 16 включен генератор 19 пилообразного напряжения, второй вход через диодный коммутатор 20 связан с выходом усилителя 21 усилительно-выявительного элемента 22, в который, кроме него, входит источник 23 опорного напряжения. К диодному коммутатору 20 подключен источник 24 ограничивающего напряжения. Один из входов операционного усилителя 21 включен на выход выпрямителя 3, второй вход— на источник 23 опорного напряжения.

База транзистора 14 через ограничивающий резистор 25 соединена с выходом диодного моста 26, нагруженного на резистор 27 дифференцирующей

RC-цепЬчки, конденсатор 28 которой включен в разрыв между диодным мостом 26 и обмоткой 29 трансформатора

9 задающего генератора 10.

На временных диаграммах, на фиг.2 обозначены 30 — выходное. ! . напряжение трансформатора 9 з адающего генератора 10; 31 — ток

32286

55 обмотки 5 управления трансформатора 4 тока; 32 — выходное напряжение операционного усилителя

16 модулятора 17 импульсов; 33 — напряжение на резисторе 27; 34 — напряжение на базе управляющего транзистора 12; 35,36 — коллектбр-эмиттерные напряжения на транзисторных ключах,1.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное работает следующим образом.

В момент коммутации транзисторов задающего генератора !О, когда происходит изменение полярности его выходного напряжения 30 цепочка из резистора 6 и конденсатора 7 формирует импульс тока 31 включения, протекающий через обмотку 8 трансформатора задающего генератора 10 и обмотку 5 управления трансформатора

4 тока. Одновременно нтс3рая дифференцирующая цепочка из резистора 27 и конденсатора 28 формирует сигнал

33, который через резистор 25 подается на базу транзистора 14. Он отпирается, era коллекторное напряжение

34 становится равным напряжению насыщения, а управляющий транзистор

12 выключается, несмотря на то, что выходное напряжение 32 операционного усилителя 16 не успевает возрасти до необходимого уровня и вызвать включение транзистора 13. Форсирующая цепочка 18, сокращая длительность фронта. включения транзистора

13, оставляет тем не менее определенное запаздывание. Поэтому только наличие дифференцирующей цепи из резистора 27 и конденсатора 28 позволяет скомпенсировать это временное запаздывание путем включения транзистора 14, обеспечивая тем са— мым режим отсечки управляющего транзистора 12 в самом начале полупериода. В связи с этим весь импульс тока 31 трансформируется в базовую обмотку трансформатора 4 тока и вызывает вкпючение соответствующего транзисторного ключа 1. Его коллекторное напряжение 35 снижается до нуля.

Включение происходит лавинообразно, и ток коллекторной обмотки трансформатора 4 трансформируется в базовую, поддерживая транзистор 1 в насыщенном состоянии, а ток 31 управляющей обмотки 5 постепенно падает до нуля.

Через некоторое время, определяемое постоянной времени цепи резистор

32286

3

13

27 — конденсатор 28, транзистор 14 отключается. Однако постоянная времени выбирается такой, что к этому моменту транзистор 13 уже включен по сигналу модулятора 17 длительности импульсов. Так как независимо от сигнала модулятора 17 импульсов в начале .каждого полупериода соответствующий транзисторный ключ 1 открывается на время, определяемое длительностью импульса 33, то, следовательно, именно этот импульс задает минимально возможную длительность открытого состояния транзисторных ключей 1. Поэтому, если в переходном процессе модулятор 17 выдает сигнал, требующий полного закрытия транзисторных ключей 1, то тем не менее в каждый полупериод схема формирует импульс .минимальной длительности, который обеспечивает перемагничивание сердечника силового трансформа тора 2. Таким образом, осуществля.ется зашита от сдваивания импульсов, предотвращающая режим, когда на трансформатор 2 подаются последовательно два импульса одинаковой полярности, вызывающие насыщение его сердечника.

Процесс отключения транзисторных ключей 1 начинается с момента, когда сравниваются амплитуды напряжения генератора 19 пилообразного напряжения и выходного напряжения усилителя

21. Из-за инерционности операционного уоилителя 16 имеет место плавное снижение его выходного напряжения 32.

С помощью формирующей цепочки 18 удается сократить длительность заднего фронта напряжения на базе транзистора 13. Форсирующая цепочка 18 обеспечивает более крутые импульсы напряжения на базе транзистора 13, что в свою очередь снижает динамические потери в управляющем транзисторе 12.

Особенно существенным это становится при работе на высоких частотах, когда постоянные времени переключения операционного усилителя 16 оказываются соизмеримыми с длительностью импульса силовых транзисторных ключей 1.

В интервал паузы транзистор 13 находится в режиме отсечки, а управляющий транзистор 12 — в режиме насыщенияя, и по его базе протекает ток, определяемый резистором 15.

Ограничение максимальной длительности импульса обеспечивается путем ограничения напряжения на входе операционного усилителя 16, на который подается управляющий сигнал от усилителя 21. Если в устройстве используется генератор 19 линейно падающего пилообразного напряжения, то для ограничения длительности импульса ограничивается минимально допустимое значение напряжения, которое вырабатывает источник 24 ограничивающего напряжение. Как только напряжение усилителя 21 оказывается -равным или ниже допустимой величины, диодный коммутатор 20 подключает к входу усилйтеля 16 источник 24, после чего дальнейшее снижение выходного напряжения усилителя 21 не влияет на режим модулятора 17 длительности импульсов и время импульса остается неизменным.

Если в преобразователе используется генератор 19 линейно возрастающего напряжения, то источник 24 ограничивает максимально. возможное значение напряжения на входе усилителя 16. При превышении выходным напряжением усилителя 21 допустимой величины диодный коммутатор 20 подключает к входу усилителя 16 источ— ник 24, фиксируя тем самым максимальную длительность импульса. Величина ее обычно выбирается исходя из максимально возможного времени рассасывания транзисторов силовых ключей.

1. В следующий полупериод процесс повторяется, однако изменившаяся полярность напряжения 30 задающего генератора 10 вызывает включение другого транзисторного ключа 1, напряжение 36 на котором в интервал импульса снижается до нуля.

Формула из обретения

1 . Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий усилитель мощности с управляющим токовым трансформатором, входом подключенный к входным клеммам, а выходом через выпрямитель и фильтр подсоединенный,к выходным клеммам, узел обратной связи, входом подключенный к выходным клеммам, а выходом соединенный с входом широтно-импульсного модулятора, задающий генератор с трансформаторным выходом, первая выходная

Составитель Ю.Опадчий

Техред Л.Сердюкова

Редактор И.Николайчук

Корректор Е.Рошко

Заказ 3831/43

Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

5 133 обмотка которого через токоформирующий элемент подсоединена к управляющей обмотке токового трансформатора, усилителя мощности и выводам переменного тока первого диодного моста, выводы постоянного тока которого подключены к выводам коллектора и эмиттера выключающего транзистора, вторая выходная обмотка трансформатора задающего генератора подключена к входу дифференцирующей цепи, клемму для подключения источника вспомогательного напряжения, соединенную с выводами питания широтно-импульсного модулятора, второй диодный мост, первый управляющий транзистор и ре2286 6 зистор, о тличающий ся тем, что, с целью повышения КПД, в него введен второй управляющий транзистор, причем между базой и эмиттером выключающего транзистора включены коллекторы и эмиттеры обоих управляющих транзисторов, коллекторы которых через резистор подключены к клемме для подключения источника вспомогательного напряжения, база первого управляющего транзистора связана с выходом широтно-импульсного модулятора, а база второго управ15 ляющего транзистора через второй диодный мост подключена к выходу дифференцирующей цепи.