Стабилизированный однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

22 А" (19) (И) (51) 4 Н 02 И 3/338

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОЬ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4216829/24-07 (22) 30.03.87 (46) 07.09.88. Бюл. М 33 (7i) Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научноисследовательский институт энергетических систем н электрических сетей

"Энергосетьпроект" (72) В.Л.Шаповалов, N.Ï.Ëÿñêoâñêèé и П.В.Внуков (53) 621.314.632(088.8) (56) Патент США )".- 4481564, кл. Н 02 М 3/335, 1984.

Европейский патент Ф 0170944, кл. Н 02 N 3/338, 1987 (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ОДНОТАКТНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в" источниках питания, в том числе во вторичных источниках а питания. Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения плавного запуска и снижения тока короткого замыкания. Это обеспечивается тем, что в преобразователь введен резистор 16, включенный последовательно между дополнительной обмоткой 4 трансформатора 3 и диодом

17, а датчик тока 12 в эмиттерной цепи транзистора (Т) 1 выполнен в виде шунтированного конденсатором 24 нелинейного элемента, состоящего из двух последовательно включенных резисторов 2 1, 22 и диода 23, соединенного последовательно с первым резистором 2 1 и параллельно с вторым резистором 22. При этом в схеме запирания Т 1 эмиттер первого транзистора

13 соединен с эмиттером Т 1, коллектор Т 14 соединен с базой Т 1, а эмиттер Т 14, фототранзистор оптрона

9 и второй вывод конденсатора 18 соединены с отрицательным потенциалом входного напряжения и с общей точкой дополнительной 4 и вторичной 5 обмоток трансформатора 3. 1 ил.

1422328

Изобретение относится к электро,технике и может быть использовано в источниках питания, в том числе во вторичных источниках питания

5 радиоэлектрической аппаратуры.

Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечЕния плавного запуска и снижения тока короткого замыкания. 10

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема стабилизированного однотактного преобразователя постоянного напряжения.

Стабилизированный однотактный пре- 15 образователь постоянного напряжения содержит силовой транзистор 1, схему

2 ограничения выброса напряжения, трансформатор 3 с дополнительной 4 и .вторичной 5 обмотками, выпрямитель 6, 20 фильтр 7, усилитель 8 ошибки, оптрон

9, RCD-цепочку 10, резистор 11 смещения, датчик 12 тока, схему запирания силового транзистора на двух транзисторах 13 и 14, базовый 15 и зарядный 25

16 резисторы, развязывающий диод 17, конденсатор 18, резисторы 19 и 20 делителя напряжения, резисторы 21 и 22 датчика тока, диод 23 датчика тока и шунтирующий конденсатор 24. 30

Ваза силового транзистора 1 через резистор 11 смещения соединена с положительным выводом источника входного напряжения и через RCD-цепочку

10 — с вторичной обмоткой 5 транс35 форматора 3. Коллектор транзистора 1 соединен с первичной обмоткой транс-; форматора 3 и схемой 2 ограничения выброса напряжения. Эмиттер транзистора 1 через датчик 12 тока соединен 40 с отрицательным выводом источника входного напряжения. Схема запирания ключевого транзистора 1 состоит из транзисторов 13 типа р-п-р и 14 типа и-р-и. Эмиттер транзистора 13 сое45 динен с эмиттером ключевого транзистора 1, коллектор транзистора 13 — с базой транзистора 14. Коллектор транзистора 14 соединен с базой ключевого транзистора

50.

Дополнитепьная обмотка 4 трансформатора 3 через резистор 16 и диод

17 связана с конденсатором 18, который соединен с делителем напряжения, состоящим из последовательно 55 включенных резисторов 19 и 20, средняя точка последних соединена с коллектором фототранэистора оптрона 9 через резистор t5 — с базой транзистора 13. Эмиттер транзистора 14, резистор 20 и эмиттер фототранзистора оптрона 9 соединены с общей точкой дополнительной 4 и вторичной 5 обмоток трансформатора 3, а также отрицательным выводом источника входного напряжения.

Датчик 12 тока состоит из последовательно включенных резисторов 21 и 22, шунтированных конденсатором 24, и диода 23, включенного последовательно с резистором 21 и параллельно с резистором 22.

Стабилизированный однотактный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

После подачи входного напряжения через резистор 11 смещения и переход база-эмиттер транзистора 1 начинает протекать начальный ток, одновременно через первичную обмотку трансфорt матора.3 протекает коллекторный ток этого транзистора. Напряжение, индуцируемое при этом на вторичной обмотке 5 трансформатора 3, через

RCD-цепочку 10 прикладывается к базе транзистора 1 и переводит его в открытое состояние, ток TpRHSHcTQpR.t нарастает во времени со скоростью, определяемой индуктивностью первичной обмотки трансформатора 3 и величиной входного постоянного напряжения. В начальный момент времени база транзистора 13 находится под нулевым потенциалом, так как конденсатор 18 разряжен. Вследствие нарастания напряжения на датчике 12 тока происходит отпирание транзистора 13, одновременно коллекторный ток транзистора 13 открывает транзистор 14, который обеспечивает запирание транзистора t, при этом полярность сиг" налов на обмотках трансформатора 3 изменяется на обратную. Выброс напряжения на коллекторе транзистора 1 ограничивается схемой 2. Энергия, за" пасенная в трансформаторе 3 за время открытого состояния транзистора

1, выводится через выходной выпрямитель и обеспечивает заряд выходных емкостей фильтра 7. Напряжение на дополнительной обмотке 4 трансформатора 3 через резистор t6 и диод 17 обеспечивает заряд конденсатора 18, при этом увеличивается напряжение на базе транзистора 13. После тоРо,, как запасенная энергия выведется из трансформатора, происходит спад нап3 14223 ряжений на всех его обмотках и транзистор 1 вновь открывается. Так как в предыдущем цикле напряжение на конденсаторе 18 увеличилось, то соответственно возрастает уровень тока силового ключа, при котором происходит его запирание, а следовательно, возрастают время открытого состояния и энергии, эапасаемая в транс- 1р форматоре 3. Таким образом, при запуске-источника обеспечивается пос- . тепеннбе нарастание выходного тока и напряжения, что облегчает режим работы элементов и повышает надеж- 15 ность .преобразователя.

Резистор 16 устраняет влияние импульсных помех, возникающих при запирании силового транзистора 1 на дополнительной обмотке 4 трансфор- 2р матора 3, на.напряжение на конденсаторе 18.

После того, как выходное напряжение достигает номинального уровня включается в работу усилитель 8 g5 ошибки, который обеспечивает стабилизацию напряжения на выходе.

В зоне стабилизации при уменьшении выходного напряжения снижается ток через светодиод 9 оптронной раз- 3р вязки, уменьшается проводимость фототранзистора оптрона 9,соответственно увеличивается напряжение на базе транзистора 13 и, следовательно,длительность открытого состояния транзистора

1,а также уровень мощности, передаваемый в нагрузку. При уменьшении сопротивления нагрузки действие описанной отрицательной обратной. связи обеспечивает стабилизацию выходного напряже- О ния посредством уменьшения тока через светодиод 9 оптронной развязки. Максимальный. ток,достигающийся при определенной величине сопротивления нагрузки, соответствует полностью заперто- 45 му состоянию фототранзистора оптрона

9 и определется данными обмоток трансформатора 3, величинами резисторов

19 и 20 и параметрами элементов дат чика 12 тока.

Дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки приводит к снижению напряжения на вторинных обмотках, уменьшаются напряжение на конденса торе 18 и базе транзистора 13, максимальный ток силового транзистора 1 и ток, отдаваемый в нагрузку. Таким образом, через цепь: дополнительная

Обмотка 4 трансформатора 3, резистор

28

1б диод 17 конденсатор 18 резисторы 19, 20 15, база транзистора 13 осуществляется положительная обратная связь по напряжению.

При коротком замыкании выходной ток значительно меньше максимального, так как напряжение на конденсаторе

18 в этом случае равно нулю. Это обеспечивает повьппение надежности работы преобразователя и улучшает его эксплуатационные характеристики.

Датчик 12 тока имеет нелинейную вольтамперную характеристику, что обеспечивает расширение диапазона допустимых токов нагрузки и уменьшение выходного тока короткого замыкания.

Конденсатор 24 увеличивает помехоустойчивость схемы преобразователя.

Таким образом, в стабипизированном однотактном преобразователе постоянного напряжения повышена надежность за счет обеспечения плавного запуска, а также снижения токовых и тепловых перегрузок элементов в режиме короткого замыкания.

Формула изобретения

Стабилизированный однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансформатор с силовым п-р-п-транзистором, эмиттер которого через датчик тока соединен с отрицательным выводом источе ника входного напряжения, а коллектор — со схемой ограничения выброса напряжения и первичной обмоткой трансформатора, выходная обмотка трансформатора через выпрямитель, и фильтр соединена с усилителем ошибки и выходными выводами, вто" ричная обмотка трансформатора через

RCD-цепочку соединена с базой силового транзистора, связанной через резистор смещения с положительным выводом источника входного напряжения и соединенной со схемой запирания силового транзистора на двух транзисторах, управляющий вход которой связан через резистор с фототранзистором оптрона, светодиод которого соединен с усилителем ошибки, а фототранэистор оптрона — с резисторным делителем напряжения, шунтированным конденсатором, и через диод — с допонительной обмоткой трансформато- ра, отличающийся тем, 1422328

Составитель И. Войтович

Техред М.Ходанич Корректор Н.Король

Редактор О. Головач

Заказ 4437/53 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 что, с целью повышения надежности путем обеспечения плавного запуска и снижения тока короткого замыкания, в него дополнительно введен резистор, включенный последовательно между до 5

:.полнительной обмоткой трансформатора и диодом, а датчик тока выполнен в виде шунтированного конденсатором

;нелинейного элемента, состоящего из двух последовательно включенных резис::-торов и диода, соединенного последовательно с первым резистором и парал1 пельно второму, при этом в схеме, эапирания силового транзистора эмиттер первого транзистора, тип проводимости которого р-п-р, соединен с эмиттером силового транзистора, коллектор второго транзистора, тип проводимости которого п-р-и соединен с базой силового транзистора, база - с коллектором первого транзистора, а эмиттер второго транзистора, фототранзистор оптрона и второй вывод коенденсатора соединены с отрицательным выводом источника входного напряжения ис общей точкой дополнительной и вторичной обмоток трансформатора °