Однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника высокого напряжения для питания ehococT- ных накопителей. Цель изобретения - повьшение КПД за счет исключения тока потребления в отключенном состоянии автогенератора. Преобразователь содержит автогенератор на ключевом элементе 1, дроссель 2, конденсатор 8 и диод 7. Включение преобразователя в замкнутый контур автоматического регулирования, содержащий триггер Шмитта, выход которого соединен с цепью смещения ключевого элемента 1, источник 10 опорного регулируемого тока, подключенный к входу триггера Шмитта, и резистор отрицательной обратной связи 17, соединяющий выход преобразователя с входом триггера Шмитта, обеспечивает работу устройства в прерывистом режиме, чем достигается его экономичность. Зил. ij сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 M 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4168041/24-07 (22) 25,12.86 (46) 23.10.88, Бюл, У 39 (72) С.Ю.Степанов (53) 621 .314.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 978294, кл. H 02 M 3/335, 1981, Патент Японии У 58-46950, кл. Н 02 M 3/335, 1983. (54) ОДНОТАКТНЫЙ СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника высокого напряжения для питания емкостных накопителей. Цель изобретения— повьппение КПД за счет исключения тока

„„SU„„1432687 А1 потребления в отключенном состоянии автогенератора. Преобразователь содержит автогенератор на ключевом элементе 1, дроссель 2, конденсатор 8 и диод 7. Включение преобразователя в замкнутый контур автоматического регулирования, содержащий триггер

Шмитта, выход которого соединен с цепью смещения ключевого элемента

1, источник 10 опорного регулируемого тока, подключенный к входу триггера Шмитта, и резистор отрицательнои обратной связи 17, соединяющий выход преобразователя с входом триггера Шмитта, обеспечивает работу устройства в прерывистом режиме, чем Я достигается его экономичность. 3 ил.!

432687

Изобретение относится к преобразователт ной технике и может быть использс вано при разработке источников электропитания емкостцых накопителей

При питании их от автономных источни5 ков (батарей, аккумуляторов) .

Цель изобретения — повышение КПД за счет исключения тока потребления в отключенном состоянии автогенератора.

На фиг.! приведена принципиальная электрическая схема преобразователя;

На фиг.2 — диаграммы напряжения и тока, потребляемого от источника питания; на фиг.3 — схема цепи смещения.

Преобразователь содержит автогенератор на ключевом транзисторе 1, дросселе 2, имеющем входную обмотку

3 и выходную обмотку 4, резисторах

5 и 6 цепи смещения ключевого транзистора и диоде 7 с обратным включением, накопительный конденсатор 8, нагрузку 9, источник 1О опорного регулируемого тока, установленные на входе порогового узла 11, выполненного по схеме триггера 1цмитта на двух транзисторах 12 и 13 разного гипа проводимости. Эмиттер первого транзистора 12 соединен с входным выВодом преобразователя, а коллектор через первый резистор 14 с базой

Второго транзистора 13, эмиттер которого соединен с общим выводом пре35 образователя. Между эмиттером первого 12 и коллектором второго 13 транзисторов включен второй резистор 15, а между базой первого 12 и коллектором второго 13 транзисторов — четвер40 тый резистор 16. Коллектор второго транзистора 13 образует выход порогового узла, а база первого — его вход, который через третий резистор 17 подключен к выходному выводу преобразователя, Последовательно с резистором 15 включен светодиод 18.

Преобразователь работает следующим образом, При подаче напряжения питания триггер Шмитта 11 находится в состоянии, S0 при котором транзисторы 12 и 13 от крыты. В этом состоянии через резистор 6 протекает начальный ток смещения транзистора 1, Благодаря наличию положительной обратной связи через ре55 зистор 5 происходит форсированное открывание транзистора 1. Напряжение источника питания прикладывается к входной обмотке 3 лросселя 2, вызывая линейное увеличение тока в ней, Дроссель ? накапливает энергию. Когда ток коллектора транзистора 1 достигает величины, вызывающей выход его в линейный режим, ЭДС самонндукции меняет полярность, транзистор 1 лавинообразно закрывается и накопленная дросселем 2 энергия расходуется на заряд накопительного конденсатора 8, После того, как накопленная дросселем 2 энергия израсходована, начинается следующий цикл генерации. Выходное напрях;ение при этом плавно возрастает (фиг.2, участок ab).

Рост напряжения продолжается до тех пор, пока ток третьего резистора

17 обратной связи не сравняется с током опорного источника 10, При этом транзистор 12 закрывается, закрывая транзистор 13. Пепь начального смещения ключевого транзистора 1 обесточивается, генерация срывается и преобразователь переходит в режим хо— лостого хода.

В режиме холостого хода транзисторы 1, 12 и 13 преобразователя закрыты и ток от источника питания не потребляется, Накопительный конденсатор 8 стремится поддержать выходное напряжение на заданном уровне U но за счет саморазряда конденсатора 8 и утечки тока в нагрузку 9 и высокоомный резистор 17 напряжение начинает уменьшаться (фиг,2, участок Ьс).

При уменьшении выходного напряжения на некоторую величину 5U триггер

Шмитта 11 меняет состояние, транзисторы 12 и 13 открываются, автогенератор запускается и выходное напряжение за короткое время восстанавливается до прежнего значения U,> ä (фиг. 2 участок dc) Далее преобразователь переходит в прерывистый режим работы со стабилизацией выходного напряжения.

Величина g U задается резистором 16, определяющим величину гистерезиса триггера Шмитта, она обратно пропорциональна его номиналу. Изменяя величину резистора 16, можно ограничить пульсацию выходного напряжения д U/

/Н, и десятыми долями процента. Величина выходного напряжения Uz» задается током опорного источника 10, а его стабильность — стабильностью этого источника и резистора !7, Поэтому стабильность выходного напряжения

1432 87 мало записи; от стабильности напряжения питания и стабильности параметров других элементов схемы.

Источник тока имеет вход управления, изменяя напряжение на котором, 5 можно плавно изменять выходное стабилизированное напряжение преобразова— теля в процессе его работы. При фиксированном напряжении на входе управ- 1 ления регулировка выходного напряжения производится вручную с помощью переменного резистора, установленного в источнике тока.

Если отношение числа витков выход- 1

5 ной обмотки 4 к числу витков входнои обмотки 3 дросселя 2 меньше отношения выходного напряжения преобразователя U b,„ к питающему напряжению что как правило, имеет место

Э для малогабаритных высоковольтных преобразователей, питающихся от автономного источника, то после достижения заданного выходного напряжения

U >ь, срабатывания триггера Шмитта 25

11 и отключения резистора 6 цепи начального смещения ключевого транзистора

1 срыва генерации может не произойти ввиду обратного выброса напряже.ния на эмиттере транзистора 1, обус- 30 ловленного наличием паразитного колебательного LC-контура, образован2, суммой его межвитковой емкости, емкости коллектор-эмиттер транзистора

1, емкости обратно включенного диода 7 и паразитной емкости монтажа.

Вследствие этого стабилизация выходного напряжения не обеспечивается и выходное напряжение увеличивается до тех пор, пока энергия, теряемая в обмотке и сердечнике дросселя 2, транзисторе.1 и диоде 7, не будет равна энергии, запасаемой дросселем 2 при открытом состоянии ключевого тран45 зистора 1.

Для устранения указаннбго недостатка цепь смещения ключевого элемента 1 может быть выполнена согласно фиг.3.

Введение дополнительного резистора 19 и конденсатора 20 обеспечивает срыв генерации после отключения резистора б цепи смещения ключевого элемента 1.

При этом. преобразователь не выключается сразу, а продолжает некоторое время работать за счет наличия паразит-: ного колебательного LC-контура. После нескольких тактов колебаний конденсатор 20 заряжается через эмиттерно-базовый переход транзистора положительным потенциалом со стор»ны базы транзистора 1, 1<чючевой транзис— тор 1 закрывается, генерация срывается, и преобраз.ователь переходит в режим холостого хода.

Преимущества преобразователя проявляются при использовании его для питания электронной лампы-вспышки.

Поскольку энергия светового импульса лампы-вспышки пропорциональна квадрату напряжения на накопительном конденсаторе 8, то требуется точная установка и хорошая стабилизация этого напряжения. Это осуществляется подстройкой резистора в источнике 10 тока. При подаче напряжения питания автогенератор запускается, напряжение на накопительном конденсаторе 8 нарастает, светоизлучающий диод 18 непрерывно светится. После достижения заданного напряжения автогенератор выключается, транзисторы 1, 12 и 13 преобразователя закрываются и ток потребления от источника питания полностью отсутствует. Этим достигается высокая экономичность использования источника питания (батарей или аккумуляторов), количество вспышек от одного комплекта батарей увеличивается, Далее преобразователь работает в прерывистом режиме (периодическое кратковременное включение для подзарядки накопительного конденсатора

8), светоизлучающий диод 18 кратковременно загорается с интервалом в несколько секунд, что отражает готовность изделия к работе, После разрядки конденсатора 8 на лампу-вспышку цикл заряда возобновляется.

Формула из обре т ения

Однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, выполненный по схеме автогенератора с обратным включением диода, содержащий ключевой транзистор, управляющий вывод которого подключен через ограничительный резистор к обмотке обратной связи и к выходу порогового узла, состоящего из двух транзисторов разного типа проводимости и четырех резисторов, причем эмиттер первого транзистора соединен с входным выводом преобразователя, а коллектор через первый резистор — с базой второго транзистора, эмнттер которого соеди)432687 6 ка потребления в отключенном состоянии автогенератора, введен регулируемый источник опорного тока, включенный на входе порогового узла, кото-

5 рый образует триггер Шмитта, путем включения четвертого резистора между коллектором второго и базой первого транзисторов, причем второй вывод третьего резистора подключен к выходному выводу. нен с общим выводом преобразователя, причем между эмиттером первого и коллектором второго транзисторов включен второй резистор, коллектор второго транзистора образует выход порогового узла, а база первого — его вход, к которому подключен один из выводов третьего резистора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения КПД за счет исключения тоУ

-ВНИППИ Заказ 5457/50 Тираж 666 Псдппсяое

Произв.-полпгр. пр-тие. r. Ужгород, ул. Проектная, 4