Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках втооицного электропитания . Цель - повышение надежности путем ограничения напряжения на коллекторе транзистора. Устр-во содержит силовой транзистор 1, силовой трансформатор 2, выпрямитель 5, регулирующий транзистор 7 и элемент 8 сравнения. После запирания силового транзистора 1 напряжение на его коллекторе повышается до момента срабатывания элемента 8 сравнения, который отпирает регулирующий транзис-. тор 7. Включенный регулирующий транзистор 7 отводит часть запасенной в силовом трансформаторе 2 энергии в конденсатор 9 и тем ограничивает амплитуду напряжения на коллекторе силового транзистора 1, одновременно стабилизируя выходное напряжение преобразователя . 2 з.п.ф-лы, 2 ил. fe

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) H 02 M 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4822031/07 (22) 04.04.90 (46) 07.04.92. Бюл. Р 13 .(71) Центральное научно-производственное объединение ."Ленинец" (72) В.С.Уманский (53) 621.314.058(088.8) (56) Патент CMA N 3564393, кл. G 05 F 1/56, 323-17, 16.02.71.

Авторское свидетельство СССР

N 1053238, кл. H 02 M 3/335,0?.07.82.

Авторское свидетельство СССР

N 1359869, кл. H 02 M 3/335, 21.04.86. (54) ОДНОТАКТН61И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках втоо чного электропита„„SU ÄÄ 1725340А1

2 ния. Цель — повышение надежности путем ограничения напряжения на коллекторе транзистора. Устр-во содержит силовой транзистор 1, силовой трансформатор 2, выпрямитель 5, регулирующий транзистор 7 и элемент 8 сравнения. После запирания силового транзистора 1 напряжение на его коллекторе повышается до момента срабатывания элемента 8 сравнения, который отпирает регулирующий транзистор 7. Включенный регулирующий транзистор 7 отводит часть запасенной в силовом трансФорматоре 2 энергии в конденсатор 9 и тем ограничивает амплитуду напряжения на коллекторе силового транзистора 1, одновременно стабилизируя выходное напряжение преобразователя. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1725340

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимущественно для питания радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, в частности переносных телевизоров, где требуется гальваническая развязка выходного и питающего напряжений.

Известен однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий силовой транзистор, силовой трансформатор, выпрямитель, регулирующий транзистор и диод.

Однако не обеспечивается ограничение напряжения на коллекторе силового транзистора, что приводит к снижению надежности„

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее сило. 20 вой транзистор, силовой трансформатор, выпрямитель, регулирующий транзистор, диод и элемент сравнения. При этом эмиттер силового транзистора связан с первым входным выводом, база подключена к выходу управления, а коллектор соединен с вторым входным вы" водом через первичную обмотку силового трансформатора. Его вторичная обмотка соединена через выпрямитель 30 с выходными выводами. Вход управления регулирующего транзистора связан с выходом элемента сравнения, имеющего первый входной и общий выводы. 35

B этом устройстве могут возникать перенапряжения на коллекторе силового транзистора при переходных режимах .(например, при полном сбросе нагруз". ки), что приводит к снижениию надеж- 40 ности °

Цель изобретения - повышение надежности путем ограничения напряжения на коллекторе силового транзистора. 45

Поставленная цель достигается тем, что в однотактный преобразователь постоянного. напряжения в постоянное, содержащий силовой транзистор, эмиттер которого присоединен к первому входному выводу, база подключена к выходу управления, а коллектор соединен с вторым входным выводом через первичную обмотку силового трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через выпрямитель с выходными выводами, последовательную цепь из диода и регулирующего транзистора,, > вход управления которого связан с выходом элемента сравнения, имеющего первый входной и общий выводы, введены конденсатор и дроссель, а элемент сравнения снабжен вторым входным выводом, присоединенным к второму входному выводу, соединенному через последовательную цепь из дросселя и конденсатора с первым входным выводом, подключенным к общему выводу элемента сравнения, первый входIoM вывод которого подключен к коллектору силового транзистора, соединенному через последовательную цепь из диода и регулирующего транзистора с точкой соединения дросселя- и конден,сатора.

Элемент сравнения содержит первый и второй резистивные делители напряжения, включенные соответственно. между первым и вторым входными выводами и общим выводом. Выход первого резистивного делителя напряжения присоединен к неинвертирующему входу компаратора, выходной вывод которого подключен к выходному выводу элемента сравнения. Инвертирующий вход компаратора подключен к выходу второго резистивного делителя напряжения и через резистор - к источнику опорного напряжения.

С вя зь элемента срв в нения с входом .. управления регулирующего транзистора осуществлена через трансформатор.

На Фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя, на фиг. 2 .- временные диаграммы напряжений.

Предлагаемый однотактный . преобра- зователь постоянного напряжения в постоянное (фиг.l) содержит силовой транзистор 1, силовой трансформатор 2 с первичной 3 и вторичной 4 обмотками, выпрямитель 5, последовательную цепь из диода 6 .и регулирующего транзистора 7 и элемента 8 сравнения.

В преобразователь введены конденсатор g и дроссель 10.

При этом эмиттер транзистора 1 соединен с первым входным выводом 11, база подключена к выходу управления

E,>, а коллектор соединен с вторым входным выводом 12 через первичную обмотку 3 трансформатора 2. его вторичная обмотка 4 соединена через выпрямитель 5 с выходными выводами.

Вход управления регулирующего транзистора 7 связан с выходом 13 элемен25340 6

2 После этого начинается процесс передачи энергии, накопленной на интервале Т, Т2 в индуктивности обмотки 3 в конденсатор фильтра выпрямителя 5 и во внешнюю нагрузку. Напряжение на коллекторе транзистора 1 и напряжение Е на выходе делителя

17 начинают возрастать (фиг.2в).

10 Напряжение Е< на коллекторе транзистора 1 на интервале времени

Т, Т определяется, как

5 17 та 8 сравнения, имеющего первый входной 14 и общий 15 выводы.

Элемент 8 сравнения снабжен вторым входным выводом 16, присоединенным к второму входному выводу 12. Он через дроссель 10 и конденсатор 9 соединен с первым входным выводом .11, подключенным к общему выводу 15 элемента 8 сравнения. Его первый входной вывод 14 подключен к,коллектору силового транзистора 1. Последний подключен через диод 6 и регулирующий транзистор 7 с точкой соединения дросселя .10 и конденсатора 9.

Элемент 8 сравнения содержит первый 17 и,второй 18 резистивные делители напряжения, включенные между первым 14 и вторым 16 входными выводами и общим выводом 15. Выход делителя 17 присоединен к неинвертирую. щему входу компаратора 19, выходной вывод, которого подключен к выходному выводу 13 элемента 8 сравнения.

Инвертирующий вход компаратора 19 подключен к выходу второго делителя

18 и через резистор 20 - к источнику

21 опорного напряжения.

Связь элемента 8 сравнения с входом управления регулирующего транзистора 7 осуществлена через трансформатор=22.

Предлагаемый преобразователь (фиг. 1) работает следующим образом.

В момент Т поступления управляю щего импульса Е„„ на базу транзистора 1 он насыщается и через него и бмотку 3 трансформатора 2 начинается протекание тока I> пилообразной формы от шины 12 (фиг.2а,б). Диод .в выпрямителе 5 при этом заперт,так как обмотки 3и 4 включены встреч- но друг относительно друга. Напряжение на коллекторе транзистора 1 и напряжение Е д на выходе делителя 17 в это время близки к нулю (фиг.2в). В течение интервала времени (Т, Т ) конденсатор 9 .через дроссель 10 заряжается до напряжения питания Е (имеется в виду уста,новившееся значение этого напряжения). Транзистор 7 и диод 6 в течение указанного интервала времени остаются запертыми. В момент Т импульс E q p заканчивается, транзистор 1 запирается, а диод в выпрямителе 5 отпирается под действием ЭДС самоиндукции, возникаюшей в индуктивности обмотки 3 трансформатора

Е1 = Ея+ ПЕ, 15 где Е - напряжение питания на шинах °

1l, 12, Е - выходное напряжение выпрями.теля 5, n —. коэффициент трансформации трансформатора 2.

Напряжение Е< содержит таким образом информацию о величинах Е„ и Е, Оно через делитель 17 с коэффициентом передачи К подается в виде напряжения Е, = KE(на неинвертирующий вход компаратора. 19. Ка его инвертирующий вход через делитель 18 с таким же коэффициентом передачи К поступает суммарное напряжение Е в=

= К(Е„+ Е ), где Е, - опорное напряжение от источника 21 (фиг.2в) .

Напряжение Е iя содержит, таким o6" разом, информацию о велИчинах напряжений питания Ед и опорного Е, . Под>5 бор величины коэффициента передачи К осуществляется с помощью .резистора

20 и соотношения плеч 1елителя 18.

На выходе компаратора 19 вырабатыва40 ется напряжения.

Е = К, К(Е т - 4e )

= K

= K„>K(nE5-. Е ), содержащее уже только необходимую . информацию об отклонении величины выходного напряжения Е ат заданного уровня, определяемого значением Е ..

50 Здесь К< - коэффициент передачи компаратора 19 °

В результате такого сравнения при пЕ57 Е21 на выходе компаратора

19 и на выходе 13 элемента 8 в течение интервала времени Tq, Т4 появляется импульс Е> который через трансформатор 22 подается на базу регулирующего транзистора 7 и насыщает его (фиг.2г). В момент Тэ на1725340

45 пряжение Е на коллекторе транзистора 1 превышает напряжение Ед на конденсаторе 9. В результате риаз 6 и транзистор 7 отпираются и избыточная энергия из индуктивности обмотки

3 трансформатора 2 передается в конденсатор 3, Напряжение на обмотке

3 при этом уменьшается. Благодаря этому диод в выпрямителе 5 запирается и выходное напряжение Е фиксируется на заданном уровне, начиная с момента Т . Напряжение на конденсаторе 9 после момента Т начинает возрастать до значения большего, чем

Е„ (фиг.2в, сплошные линии). В момент времени Т,>., когда напряжение ошибки Е1 становится равным нижнему порогу срабатывания компаратора

19, импульс Е 8 на вь>ходе элемента 8 заканчивается и транзистор 7 запира" ется. После этого избыточная энергия из конденсатора 9 передается через дроссель 10 в источник питания

E„ Напряжение на конденсаторе 9 становится тогда вновь равным Eä».

При поступлении очерерного импульса

Е Од описанные процессы повторяются.

В отсутствии ограничения напряжение на коллекторе транзистора 1 может значительно возрасти, особенно при полном сбросе нагрузки. Это может вызвать пробой транзистора 1.

Итак, при работе преобразователя с гальванически развязанным входом и выходом обеспечивается ограничение напряжения на коллекторе силового транзистора на уровне, линейно зависящем от величины выходного напряжения E 5

Формула изобретения

1. Однотактный преобразователь по стоянного напряжения в постоянное, содержащий силовой транзистор, эмиттер которого присоединен к. первому входному выводу, база подключена к выходу управления, а коллектор соединен с вторым входным выводом через первичную обмотку силового трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через выпрямитель с выходными выводами, последовательную цепь из диода и регулирующего транзистора, вход управления которого связан с выходом элемента сравнения, имеющего первый входной и общий выводы, отличающийся тем, что с целью повышения надежности путем ограничения напряжения на коллекторе транзистора, введены конденсатор, дроссель, а элемент сравнения снабжен вторым входным выводом,. присоединенным к второму входному вы20 воду, соединенному через последовательную цепь из дросселя и конденсатора с первым входным выводом, подключенным и общему выводу элемента сравнения, первый входной вывод которого подключен к коллектору силово" го транзистора, соединенному через последовательную цепь иэ диода и регулирующего транзистора с точкой соединения дросселя и конденсатора.

2. Преобразователь по и. 1, о тл и.ч а ю шийся тем, что элемент сравнения содержит первый и второй резйстивные делители напряжения, включенные соответственно между первым и вторым входными выводами и общим выводом, выход первого резистив" ного делителя напряжения присоединен к неинвертирующему входу компаратора, выходной вывод которого подключен к выходному выводу элемента сравнения, а инвертирующий вход подключен к выходу второго резистивного делителя напряжения и через резистор - к источнику опорного напряжения.

3 ° Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что связь элемента сравнения с входом управления регулирующего транзистора осуществляется через трансформатор .

1725340

Еу

80 Редактор Н.Химчук

Заказ 3857 Тираж . - 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.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101

Еупр а

g Yp

Е17ю Ещ

Составитель В.Уманский

Техред К.Моргентал Корректор Л.Филь