Однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования во вторичных источниках электропитания цифровой вычислительной техники и устройств электроавтоматики. Цель изобретения - уменьшение габаритов, повышение КПД и увеличение выходной мощности преобразователя при широком диапазоне изменения входного напряжения. Преобразователь содержит регулирующий транзистор 2, трансформатор 4 с первичной 3 и вторичной 6 обмотки, выпрямитель 7, DLC-фильтр 8, источник 10 опорного напряжения, усилители 11,17, согласующие элементы 12,18, модулятор 13, длительности импульсов 13, конденсатор 14, токостабилизирующий двухполюсник 15, датчик 16 входного напряжения. Введение в схему параллельной цепи из конденсатора 14 и токостабилизирующего двухполюсника 15, включенной последовательно с силовым диодом, позволяет увеличить амплитуду размагничивающего напряжения трансформатора до величины, определяемой равенством вольтсекундных площадей намагничивающего и размагничивающего полупериодов, и тем самым обеспечить нормальные условия работы преобразователя при коэффициенте заполнения больше 0,5. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИК

„.80„„15 11

А1 (51) 5 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4461228/24-07 (22) 15.07.88 (46) 30.04.90. Бюл. № 16 (72) В.П.Борисов и И.И.Колосков (53) 621.314.57 (088,8) (56) Патент США ¹ 4408257, кл. Н 02 М 3/335, US 363/17, 1980.

Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры/ Под ред.

Г.С,Найвельта. N.. Ðàäèî и связь, 1985, с. 406, рис. 10. За, б.

Заявка Великобритании № 2153603, кл. Н 02 М 3/335, G 05 F 1/38, G 05 F 3/06, 1977, (54) ОДНОТАКТНЬЙ СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования во вторичных источниках электропитания цифровой вычислительной техники и устройств электроавтоматики. Цель изобретения — уменьшение габаритов, повышение КПД и увеличенее выходной мощности преобразователя при широком диапазоне изменения входного напряжения. Преобразователь содержит регулирующий транзистор 2, трансформатор 4 с первичной 3 и вторичной 6 обмотками, выпрямитель 7, DLC-фильтр 8, источник 10 опорного напряжения, усилители 11, 17, согласующие элементы 12, 18, модулятор 13 длительности импульсов, конденсатор

14, токостабилизирующий двухполюсник

15, датчик 16 входного напряжения.

Введение в схему параллельной цепи из конденсатора 14 и токостабилизирующего двухполюсника 15, включенной последовательно с силовым диодом, позволяет увеличить амплитуду раэмагничивающего напряжения трансформатора до величины, определяемой равенством вольтсекундных площадей намагничивающего и размагничивающего полупериодов, и тем самым обеспечить нормальные условчя работы преобразователя при коэффициенте заполнения больше 0,5. 4 ил.

1561174

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования во вторичных источниках электропитания цифровой техники и устройств электроавтоматики.

Цель изобретения — уменьшение габаритов, повышение КПД и увеличение выходной мощности преобразователя, при широком диапазоне изменения вход- 1 ного напряжения °

На фиг. 1 приведена схема однотактного преобразователя; .на фиг. 2— силовая часть преобразователя; на фиг. 3 — схема токостабилизирующего двухполюсника и его подключения к преобразователю; на фиг. 4 — диаграммы, поясняющие работу схемы фиг. 1.

Однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения 2р в постоянное (см. Фиг. 1 и 2) содержит подключенную к входным выводам 1 через регулирующий транзистор 2 первичную обмотку 3 трансформатора 4 и силовой диод 5, вторичную обмотку 6 25 трансформатора 4 через выпрямитель 7 и DLC-фильтр 8, подключенную к выходным выводам 9, источник 10 опорного напряжения, первый усилитель 11, выход которого через первый согласую- 30 щий элемент 12, выполненный в виде диода, подключен к управляющему входу модулятора -13 длительности импульсов, конденсатор 14 и токостабилиэирующий двухполюсник 15, включенные между силовыми диодами и входным зажимом преобразоват"чя, параллельно которым подключен датчик 16 входного напряжения, выход которого связан с источником 10 опорного напряжения и 40 входом второго усилителя 17, выход которого через второй согласующий элемент 18, выполненный в виде диода, подключен к входу модулятора 13 длительности импульсов, регулирующий 45 транзистор 19 и диод 20. Цепь размагничивания содержит диоды 5, 20 и первичную обмотку 3 трансформатора 4 (фиг. 1) либо диод 5 и дополнительную обмотку 3 трансформатора 4 (фиг.2)

Токостабилизирующий двухполюсник

15 может быть выполнен по схеме, приведенной на фиг. 3. Датчик 16 входного напряжения в случае, когда вход и выход преобразователя гальванически связаны между собой, может представлять собой обычный резистивный делитель напряжения. При необходимости гальванической развязки между входом

1 и выходом 9 в качестве датчика 16 можно использовать любой маломощный нерегулируемый преобразователь постоянного напряжения в постоянное, изоляция между входом и выходом которого достигается при помощи развязывающего трансформатора.

Временные диаграммы (фиг. 4) поясняют процессы, протекающие в элементах схемы по фиг. t. Ha диаграммах приняты следующие обозначения: I — ток через регулирующий транзистор;

U„+ — напряжение на конденсаторе;

U — напряжение на первичной обмотке

Э .трансформатора.

Преобразователь работает следующим образом.

Входные зажимы 1 подключаются к источнику постоянного напряжения. В нормальном режиме работы, т.е. если входное напряжение находится в заданных пределах, напряжение на выходе усилителя 17 положительно по величине.

Диод 18 заперт этим напряжением и цепь из датчика 16, усилителя 17 и диода 18 на работу преобразователя влияния «е сказывает. Стабилизация выходного напряжения преобразователя осуществляется по цепи отрицательной обратной связи через усилитель 11, диод 12 путем воздействия на управляющий вход модулятора 13 таким образом, чтобы длительность его выходных импульсов уменьшилась при превышении заданного выходного напряжения преобразователя. При этом уменьшается время включенного состояния транзисторов 2 (19) и соответственно уменьшается длительность импульсов напряжения на входе фильтра 8, выходное напряжение преобразователя остается стабильным (в пределах заданной нестабильности).

Если входное напряжение U » близко к номинальному значению илн превышает его, то коэффициент заполнения импульсов значительно меньше 0 5 (см. Фиг. 4а), В этом случае время размагничивания трансформатора 4 пре.вышает длительность импульса, ток намагничивания и энергия, эапасаемая в трансформаторе 4, очень малы. Эта энергия из обмотки 3 через диод 5 (20) передается в источник питания и конденсатор 14. Напряжение на пос45

5 15611 леднем не превьппает нескольких процентов от величины напряжения на входных зажимах 1, что обеспечивается соответствующим выбором тока стабилизации двухполюсника 15. По мере умень- 5 шения входного напряжения длительность импульсов будет автоматически увеличиваться таким образом, чтобы выходное напряжение оставалось стабильным. Эта ситуация будет сохраняться, пока коэффициент заполнения импульсов менее 0,5, после чего время размагничивания становится меньше длительности импульса, что затрудняет нормальное размагничивание трансформатора.

Механизм увеличения напряжения на конденсаторе 14 заключается в следующем. По мере роста коэффициента за- 2ц полнения ухудшаются условия размагничивания, возрастает запасенная в нем . энергия на интервале включенного состояния регулирующего транзистора 2, которая переходит в энергию заряженного конденсатора на интервале размагничивания. Поскольку ток разряда конденсатора 14, определяемый параметрами двухполюсника 15, остается постоянным, ток подмагничивания транс- 3Q форматора 4 тоже ограничен и практически не зависит от коэффициента заполнения. Уменьшение напряжения может привести к такому увеличению коэффициента заполнения, что размагни35 чивающее напряжение станет недопустимо большим, так как при этом пропорционально возрастает обратное напряжение на выпрямительном диоде 7 и регулирующем транзисторе 2, 40

Ограничение коэффициента заполнения (равно как и увеличение предельных значений напряжений на диоде 7 и регулирующих транзисторах), вызванного возможным аварийным уменьшением входного напряжения преобразователя, обеспечивается путем ограничения длительности включенного состояния регулирующего транзистора 2 посредством воздействия на вход модулятора 13 по цепи . датчик 16, усилитель 17, согласующий элемент 18. Работа этой цепи происходит сцедующим образом.

Если входное напряжение превышает или равно минимально допустимому значению, то напряжение на выходе усилителя 17 максимально по величине и положительно. Диод 18 закрыт и цепь

74 6 из элементов 16, 17 18 на работу преобразователя влияния не оказывают.

Как только входное напряжение станет несколько меньше, что соответствует максимально заданному коэффициенту заполнения, выходное напряжение уси-лителя 17 уменьшается, открывается диод 18, уменьшается напряжение на входе модулятора 13 и длительность импульсов уменьшается. Это обеспечивает нормальное условие размагничивания трансформатора (предельные токи, и напряжения на элементах схемы не превьппают допустимых значений при аварийном снижении входного напряжения.). Дальнейшее уменьшение входного напряжения приведет к уменьшению длительности импульса до нуля, т.е. выключению преобразователя.

Формула и з о б р е т е н и я

Однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий подключенные к входным выводам последовательно соединенные регулирующий транзистор и первичную обмотку трансформатора, а также цепь размагничивания, вторичную обмотку трансформатора, через выпрямитель и DLC-фильтр под1 кгпоченную к выходным выводам, соединенным с входом узла обратной связи, состоящего из источника опорного йапряжения и первого усилителя, выход которого через первый согласующий элемент подключен к управляющему входу модулятора длительности импульсов, выходом подключенного к управляющему входу регулирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, повышения КПД, увеличения выходной мощности при широком диапазоне изменения входного напряжения, в преобразователь введены датчик входного напряжения, конденсатор, токостабилизирующий двухполюсник, второй усилитель и второй согласующий элемент, причем параллельная цепь из конденсатора и токостабилизирующего двухполюсника включены последовательно с цепью размагничивания, параллельно входным вы-, водам входами подключен датчик входного напряжения, выход которого связан с источником опорного напряжения и входом второго усилителя, выход которого через второй согласующий элемент подключен к входу модулятора длительности импульсов.

1561174

Фиг. Л

Составитель Ю.Верховодов

Редактор А.Долинич Техред Л Сердюкова

Корректор В.Кабаций

Заказ 982 Тираж 49б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101