Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

Использование: во вторичных источниках питания. Сущность изобретения: однотактный преобразователь содержит переключающий 1 и регулирующий 2 транзисторы, трансформатор 3 с первичной 3.1, первой 3.2 вторичной и второй 3.3 вторичной обмотками, диод 4, конденсаторный фильтр 5, базовый 6 и запускающий 7 резисторы, второй и третий базовые резисторы, а также входные 10 и 11 и выходные 12 и 13 выводы. Цепь запуска (резисторы 7 и 6) может быть достаточно высокоомной, т.к. практически весь ток запуска поступает в базу транзистора 1. В то же время резистор 8 может быть выбран сколь угодно малым, что позволяет повысить КПД преобразователя. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Известно устройство питания с защитой, описанное в авт. св. СССР N 1104623, H 02 M 3/335, 1984, содержащее переключающий транзистор, трансформатор, диодный выпрямитель, конденсаторный фильтр и запускающий резистор, причем плюсовой входной вывод соединен с началом первичной обмотки трансформатора и первым выводом запускающего резистора, второй вывод которого связан с базой переключающего транзистора, эмиттер которого соединен с минусовым входным выводом, а коллектор с концом первичной обмотки трансформатора, выводы вторичной обмотки трансформатора предназначены для подключения через диодный выпрямитель и емкостной конденсатор к нагрузке.

Недостатком известного устройства является относительно ненадежный его запуск из-за необходимости использования конденсатора, включенного между вторым выводом запускающего резистора и минусовым входным выводом, так как к величине емкости конденсатора предъявляются противоречивые требования с позиций запуска и с позиций статического режима работы устройства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является маломощный однотактный регулируемый преобразователь постоянного напряжения в постоянное, описанный в авт.св. СССР N 1359869, H 02 M 3/335, 1987, содержащий переключающий и регулирующий транзисторы, трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, конденсаторный фильтр, базовый и запускающий резисторы, входные и выходные выводы, причем плюсовой входной вывод соединен с началом первичной обмотки трансформатора и первым выводом запускающего резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом базового резистора и базой переключающего транзистора, эмиттер которого соединен с концом второй вторичной обмотки и минусовым входным выводом, коллектор переключающего транзистора соединен с концом первичной обмотки трансформатора, первый вывод первой вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом диода, катод которого соединен с плюсовым выходным выводом и первым выводом конденсаторного фильтра, второй вывод которого соединен со вторым выводом первой вторичной обмотки трансформатора и минусовым выходным выводом.

Недостатками известного устройства является относительно ненадежный запуск переключающего транзистора, так как запускающий ток, проходящий через запускающий резистор в значительной степени бесполезно ответвляется в базовый резистор и далее на минусовый входной вывод. Также при типично низких значениях базового резистора приходится для надежного запуска уменьшать запускающий резистор, что приводит к снижение КПД.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является устранение указанных выше недостатков, т.е. обеспечение надежного запуска переключающего транзистора при одновременном повышении КПД устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в однотактовый преобразователь постоянного напряжения, содержащий переключающий и регулирующий транзисторы, трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, конденсаторный фильтр, базовый и запускающий резисторы, входные и выходные выводы, причем плюсовой входной вывод соединен с началом первичной обмотки трансформатора и первым выводом запускающего резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом базового резистора и базой переключающего транзистора, эмиттер которого соединен с концом второй вторичной обмотки и минусовым входным выводом, коллектор переключающего транзистора соединен с концом первичной обмотки трансформатора, первый вывод первой вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом диода, катод которого соединен с плюсовым выходным выводом и первым выводом конденсаторного фильтра, второй вывод которого соединен со вторым выводом первой вторичной обмотки трансформатора и минусовым выходным выводом, введены второй и третий базовые резисторы, первые выводы которых соединены соответственно с коллектором и базой регулирующего транзистора, а вторые выводы с началом второй вторичной обмотки трансформатора, эмиттер и база регулирующего транзистора соединены соответственно с первым и вторым выводами первого базового резистора.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема примера реализации однотактного преобразователя постоянного напряжения.

Однотактный преобразователь содержит переключающий 1 и регулирующий 2 транзисторы, трансформатор 3 с первичной 3.2, первой 3.2 вторичной и второй 3.3 вторичной обмотками, диод 4, конденсаторный фильтр 5, базовый 6 и запускающий 7 резисторы, второй 8 и третий 9 базовые резисторы, а также входные 10 и 11 и выходные 12 и 13 выводы.

Плюсовой входной вывод 10 соединен с началом первичной обмотки 3.1 трансформатора 3 и первым выводом запускающего резистора 7, второй вывод которого соединен с первым выводом базового резистора 6 и базой переключающего транзистора 1, эмиттер которого соединен с концом второй вторичной обмотки 3.3 и минусовым входным выводом 11, коллектор переключающего транзистора 1 соединен с концом первичной обмотки 3.1 трансформатора 3, первый вывод первой вторичной обмотки 3.2 трансформатора 3, первый вывод первой вторичной обмотки 3.2 трансформатора 3 соединен с анодом диода 4, катод которого соединен с плюсовым выходным выводом 12 и первым выводом конденсаторного фильтра 5, второй вывод которого соединен со вторым выводом первой вторичной обмотки 3.2 трансформатора 3 и минусовым выходным выводом 13, первые выводы второго 8 и третьего 9 базовых резисторов соединены соответственно с коллектором и базой регулирующего транзистора 2, а вторые выводы с началом второй вторичной обмотки 3.3 трансформатора 3, эмиттер и база регулирующего транзистора 2 соединены соответственно с первым и вторым выводами первого базового резистора 6.

Все использованные в устройстве элементы являются стандартными и широко применяются в промышленности.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

В первый момент после включения устройства регулирующий транзистор 2 закрыт, так как на его базе отсутствует положительный потенциал напряжения относительно его эмиттера. Ток запуска, проходящий через запускающий резистор 7, практически полностью попадает в базу транзистора 1, приоткрывая его.

Вывод, вследствие этого, транзистора 1 в линейный режим обуславливает действие положительной обратной связи между обмотками 3.1 и 3.3 трансформатора 3 через низкоомный резистор 9 и достаточно высокоомный резистор 6. Преобразователь запускается и при достижении на базе транзистора 2 величины напряжения, достаточного для открывания транзистора 2, последний открывается и основной базовый ток транзистора 1 протекает через открытый транзистор 2 и низкоомный резистор 8, величина которого выбирается только из требований энергетики и не влияет на запуск. В то же время величина резистора 6 может быть достаточно большой, так как она выбирается исходя из требований запуска и практически не влияет на энергетические показания базовой цепи.

Таким образом цепь запуска (резисторы 7 и 6) может быть достаточно высокоомной, энергетически экономной, без потери надежности запуска, так как практически весь ток запуска поступает в базу транзистора 1, и в то же время резистор 8 может быть выбран сколь угодно малым, что позволяет повысить КПД преобразователя, так как падение напряжения на открытом транзисторе 2 весьма мало, энергия от обмотки 3.3 кратчайшим путем через резистор 8 поступает в базу транзистора 1, что позволяет энергетически оптимизировать режим работы базовой цепи транзистора 1 и повысить КПД.

Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий переключающий и регулирующий транзисторы, трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, конденсаторный фильтр, базовый и запускающий резисторы, входные и выходные выводы, причем плюсовой входной вывод соединен с началом первичной обмотки трансформатора и первым выводом запускающего резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом базового резистора и базой переключающего транзистора, эмиттер которого соединен с концом второй вторичной обмотки и минусовым входным выводом, коллектор переключающего транзистора соединен с концом первичной обмотки трансформатора, первый вывод первой вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом диода, катод которого соединен с плюсовым выходным выводом и первым выводом конденсаторного фильтра, второй вывод которого соединен с вторым выводом первой вторичной обмотки трансформатора и минусовым выходным выводом, отличающийся тем, что в преобразователь введены второй и третий базовые резисторы, первые выводы которых соединены соответственно с коллектором и базой регулирующего транзистора, а вторые выводы с началом второй вторичной обмотки трансформатора, эмиттер и база регулирующего транзистора соединены соответственно с первым и вторым выводами первого базового резистора.

РИСУНКИ

Рисунок 1