Стабилизированный конвертор

 

f г

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополни-ельное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.07.77 (21) 2502854/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет-(51) М. Кл

Н 02 М 3/335

Государственный нанхтет

СССР в делам нзобретеннй и открытнй

Опубликовано 15.08,79 Бюллетень % 30

Лата опубликования описания 15,08.79 (53) УДК

621,3 16.7 22,1 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

С. И. Галас и Б. Я. Сукачев (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТОР ход которого соединен с одним входом блока управления, выходом соединенного со входом ключевого элемента, включенного последовательно с первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с однотактным выпрямителем, через элемент опорного напряжения соединенным с другим входом блока управления, причем в цепь между положительной шиной питания, "îåäèíåííîé с первичной обмоткой трансформатора, и входом ключевого элемента включен запускающий резистор, а отрицательная шина питания соединена с ключевым элементом непосредственно (2).

К недостаткам указанного устройства относится наличие всплесков тока в цепи регулирующего элемента и перенапряжений на выходе выпрямителя при включении питания, что приводит к сниженшо надежности устройства.

Указатщые недостатки обусловлены тем, что прн включении питания ключевой элемент от20 крывается по цепи запускающего резистора и

- находится в открытом состоянии до момента запуска задающего генератора. В течение этого времени в цепи ключевого элемента протекаИзобретение относится к электротехнике, а именно, к стабилизированным преобразователям напряжения, и может быть использовано в устройствах электропитания электронной аппаратуры.

Известны стабилизированные преобразователи напряжения, содержащие ключевой элемент, накопительный дроссель, нагруженный на выпрямитель, задающий генератор и схему управления, питаемые от входного напряжения, и элемент опорного напряжения (1).

Недостатком указанных устройств является наличие всплеска тока в цепи ключевого элемента и перенапряжений на выходе преобразователя при включении питания. Этот недостаток обусловлен тем, что при включении напряжения 1Ilттания происходит отпирание ключевого элемента на время, в течение которого напряжение на задающем генераторе нарастает до величины, обеспечиваюшей его запуск, что приводит к снижению надежности этих устройств.

Наиболее близким по техническому решению к данному изобретению является стабилизированный конвертор, содержащий генератор, вы«ii 68ОХМ" --680120 ет импульс тока, амплитуда, которого определяется внутренним сопротивлением источника питания.

Целью изобретения является исключение всплесков тока на входе и перенапряжений на выходе конверторов при скачкообразном включении питающего напряжения, повышение надежности и улучшения массогабаритных характерно. тик.

Указанная цель достигается тем, что в кон- 10 верторе, охарактеризованном вышеназванными признаками, между входом ключевого элемента и эапускаюшим резистором включен введенный ограничительный .резистор, а между точкой соединения этих резисторов и отрица.тельной шиной питания включен введенный интегрирующий конденсатЬр, На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Стабилизированный преобразователь напря- 20 жения содержит ключевой элемент 1, вход которого через запускающий резистор 2 и ограничительный резистор 3 соединен с положительной шиной источника питания, трансформатор 4, первичная обмотка 5 которого включена после- 25 довательно с ключевым элементом 1, вторичную обмотку 6 трансформатора 4, задающий генератор 7 и блок управления 8, подключенные к выходу предварительного стабилизатора

9. Выход задающего генератора 7 подключен 30 к одному входу блока управления 8, второй вход которого через элемент опорного напряжения 10 соединен с выходом конвертора.

Выход схемы управления соединен со входом ключевого элемента 1. Между точкой соедине- з5 ния резисторов 2 и 3 и отрицательной шиной источника питания включен интегрирующий конденсатор 11, ко вторичной обмотке 6 подключен однополупериодный выходной выпрямитель 12. 40

Предлагаемое устройство работает следутощим образом: в момент скачкообразного включения питания напряжение на интегрирующем конденсаторе 11 равно нулю и, затем, нарастает по экспоненциальному закону, что обес- 45 печивается нахождением ключевого элемента 1 в закрытом состоянии. Через время, определяемое параметрами интегрирующего конденсатора 11 и запускающего резистора 2, когда напряжение на интегрирующем конденсаторе 11 5р достигнет величины, достаточной для насыщения ключевого элемента 1, последний открывается.

В течение укаэанного времени напряжение на выходе предварительного стабилизатора 9 достигает величины, достаточной для запуска задающего генератора 7 и срабатывания блока управления 8 с заданными временными паэаметрами. После открывания ключевого элемента 1 происходит накопление энергии в первичной обмотке 5 трансформатора 4, при этом величина тока в цепи ключевого элемента 1 onределяетСя, в основном, индуктивным сопротивлением первичной обмотки 5. Чрез время, определяемое скважностью работы зацающего генератора 7, ключевой элемент 1 закрывается, и энергия, накопленная в магнитном юле первичной обмотки 5 трансформатора трансформируется во вторичную обмотку 6, приводя к появлению напряжения на выходе преобразователя. При этом интегрирующий конденсатор

11 разряжается через схему управления 8, а резистор 3, включенный в цепь разряда конденсатора 11, ограничивает ток блока управления 8. До момента времени, когда напряжение на выходе выпрямителя достигнет величины напряжения на элементе опорного напряжения !О, ключевой элемент 1 работает со скважностью задающего генератора 7, чем обеспечивается плавное повышение выходного напряжения преобразователя, после чего происходит включение обратной связи и преобразователь переходит в статический режим работы с временными параметрами, определяемыми величиной выходного напряжения.

Таким образом, включение в цепь запускающего резистора интегрирующей RC.öåïè, постоянная времени которой бсльше постоянной времени выхода на режим задающего генератора, позволяет полностью устранить всплески тока в цепи ключевого элемента и перенапряжение на выходе выпрямителя при скачкообразном включении напряжения питания, что существенно повышает надежность преобразователя, Кроме того, устранение всплесков тока в цепи ключевого элемента позволяет значительно снизить требования, предьявлясмые к предельно допустимым значениям рассеиваемой мощности и коллекторного тока ключевого элемента, и, в конечном счете, значительно уменьшить вес и габариты последнего.

Так например, в стабилизированном конверторе напряжения, выполненном по предлагаемой схеме, но при отсутствии RC-цепи, бросок тока в цепи ключевого элемента при включении источника питания напряжением 34 вольта составляет 6А, что требует установки в качестве ключевого элемента транзистора типа 2Т908А, масса которого составляет примерно 20% веса преобразователя.

При тех же параметрах остальных узлов преобразователя, установка RC-цени в цепь запускающего резистора приводит к полному устранению всплеска тока и позволяет использовать в качестве ключевого элемента транзистор меньшей мощности, тил которого Определяется мощ ностью нагрузки преобраэовагеля (например

680120

Составитель Л. Стрел кин

Техред Э.Чужик

Редактор В. Лукин

Корректор А rPH1(eHKo

Подписное

Заказ 4807/5 1 Тираж 857

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изот тений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4(5

Филиал llllll "Патент™, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2T603B). Кроме того, устранение перенапряжений на выходе выпрямителя позволяет также исключить из преобразователя схему защиты от перенапрккений, использование которой, как правило, необходимо при наличии перенапряжений на его выходе. В результате общая масса преобразователя снижается на 20 — 30%.

Формула изобретения

Стабилизированный конвертор, питаемый от. предварительного стабилизэтора, содержаший задающий генератор, выход которого Соединен с одним входом блока управления, выходом соединенного со входом ключевого элемента, включе,шого последовательно с первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с однотактным выходным выпрямителем, выходом через элемент опорного напряжения соединенным с другим вхо6 дом блока управления, причем в цепь между положительной шиной питания, соединеннои с первичной обмоткой трансформатора и входом ключевого элемента включен запускающий резистор, а отрицательная шина питания соединена с ключевым элементом непосредственно, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью исключения всплесков тока на входе и перенапряжений на выходе. конвертора при скач,ко кообразном включении питающего напряжения, повышения надежности и улучшения массогабаритных характеристик, между входом ключевого элемента и запускающим резистором включен введенный ограничительный резистор, 15 а между точкой соединения этих резисторов и отрицательной шиной питания включен введенный интегрирующий конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе го !. Патент С11!А К 3925716, кл. 321 — 2, 1975.

2. Патент США У 3916281, кл. 321 — 2, 1975.