Однотактный преобразователь постоянного напряжения
Использование: вторичные источники электропитания аппаратуры. Применение самозащищенного ключа в преобразователе постоянного напряжения позволяет использовать его при значительном изменении питающего напряжения, которое создает существенное изменение базового тока коммутирующего транзистора. Сущность изобретения: повышение КПД преобразователя постоянного напряжения за счет введения стабилизатора базового тока коммутирующего транзистора на минимально необходимом уровне,обеспечивающем выполнение условия развития регенеративного процесса. 2 з., п. ф-лы, 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4867731/07 (22) 21.09.90 (46) 07.03.93. Бюл, Р 9 (72) В. В, Архипов, А. Г. Сапрыкин и О. В. Матвейчук (56) Авторское свидетельство СССР
М 1396219, кл, Н 02 М 3/335, 1986.
А, А, Бас и др. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. M.: P, и св., 1987, с. 154, (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: вторичные источники электропитания аппаратуры, Применение
Изобретение относится к области электроники и может быть использована как источник вторичного электропитания.
Цель изобретения — повышение КПД преобразователя напряжения за счет стабилизации базового тока коммутирующего транзистора во всем диапазоне изменений питающего напряжения.
На фиг, 1 представлена принципиальная схема предлагаемого однотактного преобразователя постоянного напряжения.
Устройство содержит трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого включена в коллекторную цепь коммутирующего транзистора 3, эмиттер которого подключен через датчик тока 4 к общей шине питания, выходная обмотка 5 трансформатора через выпрямитель 6 соединена с накопительным конденсатором 7, с выводами для управления ния нагрузки 8 и с входом блока управления
„„!Ж „„1800564 А1
"самозащищенного" ключа в преобразователе постоянного напряжения позволяет использовать его при значительном изменении питающего напряжения, которое создает существенное изменение базового тока коммутирующего транзистора.
Сущность изобретения: повышение КПД преобразователя постоянного напряжения за счет введения стабилизатора базового тока коммутирующего транзистора на минимально необходимом уровне, обеспечивающем выполнение условия развития регенеративного процесса. 2 з., Il. ф-лы, 2 ил.
9, выход которого соединен с базой коммутирующего транзистора. база выключающего транзистора 10 через первый резистор 11 соединена с эмиттером коммутирующего транзистора, а его эмиттер — с общей шиной питания, коллектор выключающего транзистора соединен с базой коммутирующего транзистора, с первой обкладкой конденсатора 12 и катодом диода 13, анод которого соединен с второй обкладкой конденсатора и через базовую обмотку 14 трансформатора и второй резистор 15 — с общей шиной питания, между базой коммутирующего транзистора и положительной шиной питания включен стабилизатор тока 16.
Функционирование однотактного преобразователя постоянного напряжения.
При подключении источника электропитания к блокинг-генератору последний начинает генерировать импульсы. Период
1800564
Опит.мин (бмин= (6) 5 где R — резистор базового смещения, обозначенный в прототипе Rs.
При увеличении питающего напряжения до Опит.макс величина базового тока увеОпит.макс . личивается до Is макс=
ПрИращЕНИЕ баЗОВОГО ТОКд A б=1бмакс Is мин приводит к ненужным энергетическим потерям в базовой цепи, С целью стабилизации минимально не35 обходимо тока транзистора 3 на уровне
Is мин и исключения бесполезной траты энергии в базовой цепи при повышенном питающем напряжения предлагается вместо резистора смещения {Rs в прототипе)
40 использовать стабилизатор тока 16.
Проведенный лабораторный эксперимент показал, что в преобразователе постоянного напряжения íà Psarp=20 Вт при изменении питающего напряжения от 250
45 до 200 В КПД увеличился на 6 Д по сравнению с прототипом.
Формула изобретения
1. Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансфор50 матор, первичная обмотка которого включена в коллекторную цепь коммутирующего транзистора, эмиттер которого подключен через датчик тока. к общей шине питания, выходная обмотка трансформатоОбэо км=
R4. (3) (2) и (3) Обэо О пут
R4 . L» (4) 55 коммутации коммутирующего транзистора
3 складывается из двух временных интервалов: Т=тн+тп, где тн — время накопления энергии в трансформаторе 1; tn- время передачи энергии в нагрузку. Во время интервала накопления коммутирующий транзистор 3 открыт и его эмиттерный ток создает на датчике тока 4 нарастающее напряжение, При определенном напряжении на датчике тОКа 4 (Обэо) ОтКРЫВаЕтСЯ ВЫКЛЮЧаЮЩИй транзистор 10. Он шунтирует переход базаэмиттер коммутирующего транзистора 3, который запирается.
Отпирающее напряжение транзистора
tV ФЧ
Обэо=В4 Iýç = 1кэ R4 = 0,78, где 43 Iê3 соответственно эмиттерный и коллекторный токи транзистора 3;
R4 — сопротйвление датчика тока 4.
Коллекторный ток транзистора 3 наматывает сердечник импульсного трансформатора, накапливая 8 нем энергию.
Он нарастает по экспоненциальному закону и определяется выражением т
Упит к -к/ Я4 Опит
1кэ= . 1-е = — t,(2) п4 1-к где L» — индуктивность первичной обмотки
2 импульсного трансформатора;
Опит — напряжение питания преобразователя постоянного напряжения..
Максимальное значение 1кэ согласно (1) определяется Обэо и R4, т. е.
Выключение коммутирующего транзистора 3 происходит при одном и том же максимальном коллекторном токе, тогда из где тн — время накопления энергии в импульсном трансформаторе.
Из (4) очевидно, что время накопления тн зависит от величины питающего напряжения
Обэо 1-к . 0,7 1к (5) тн
R4 Unw R4 Опит
Однако при увеличении (уменьшении) питающего напряжения количество накоп5
20 ленной энергии в импульсном трансформаLк к . 2 торе М4= за время тн остается посто2 янным, что поясняет фиг, 2.
Использование "самозащищенного" ключа на транзисторах 3 и 10 позволяет использовать преобразователь постоянного напряжения при значительном изменении питающего напряжения и, как следствие, позволяет ослабить требования к величине емкости накопительного конденсатора сетевого выпрямителя.
Условно изменение питающего напряжения можно показать соотношением
ЛОпит = Опит.макс Опит.мин. Минимальный базовый ток тРанзистоРа 3 1б мин, обеспечивающий выполнение условия развития регенеративного процесса в блокинг-генераторе, определяется выражением ра через выпрямитель соединена с накопительным конденсатором, с выводами для подключения нагрузок и с входом блока управления, выход которого соединен с базой коммутирующего транзистора, база выключающего транзистора через первый рези1800564
Фиг. I
Ипит
Ипил а <
Ипит3
1к икке
Фиг. 2
Составитель В. Архипов
Редактор А. Рожкова Техред M. Моргентал Корректор Н. Ревская
Заказ 1171 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 стор соединена с эмиттером коммутирующего транзистора, а его эмиттер — с общей шиной питания, коллектор выключающего транзистора соединен с базой коммутирующего транзистора, с первой обмоткой кон- 5 денсатора и катодом диода, анод которого соединен с второй обкладкой конденсатора и через базовую обмотку трансформатора и второй резистор — с общей шиной питания, отличающийся тем, что, с целью 10 повышения КПД путем стабилизации базового тока коммутирующего транзистора в условиях существенного изменения питающего напряжения, между базой коммутирующего транзистора и положительным 15 выводом источника питания включен стабилизатор тока.
2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что стабилизатор тока выполнен в виде двухполюсника.
3. Преобразователь по пп. 1 — 2, о т л ич а ю шийся тем, что стабилизатор тока выполнен на транзисторе по схеме общей базой, у которого змиттер транзистора через третий резистор соединен с первым полюсом стабилизатора, а коллектор — с вторым полюсом и через четвертый резистор с базой транзистора, которая через диод соединена с первым полюсом стабилизатора.
