Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеоз Советсник

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 240378 (21) 2594626/24-07 (51)М. Кл 2

Н 02 М 3/335 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет (5З) УДК621 . 31 4 . .57(088.8) Опубликовано25,08,79. Бюллетень Мо 31

Дата опубликования описания 250879 (72) Авторы изобретения

В.В. Петров и В.Я. Гавриленко (71) Заявитель (54) ОДНОТАКТНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОгО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания средств связи и в вычислительной технике.

Известны однотактные регуляторы напряжения, содержащие регулирующий транзистор с первичной обмоткой трансформатора, диод с обмоткой возврата и вторичную обмотку трансформатора с выпрямителем и фильтром (1) .

Недостатком известного устройства является большой объем трансформатора, так как в нем перемагничивание серцечника происходит по частной петле гистерезиса, что увеличивает актизную площадь сечения сердечника.

Другим недостатком этого устройства является высокое напряжение U на переходе эмиттер-коллектор регули-. рующего транзистора, когда он находится в закрытом состоянии.

Известны также однотактные регулируемые преобразователи постоянного напряжения, содержащие силот.ой и маломощный транзисторные каскады, включенные в первичные лолуобмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого нагружена на выпрямитель с фильтром, а также схему управления силовым транзистором (2).

Недостатком этого преобразователя является низкая функциональная надежность, обусловленная тем, что напряжение на запертом силовом транзисторе достигает величины 2 . Целью изобретения является повйшение функциональной надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в однотактном преобразователе постоянного напряжения, содержащем регулирующий транзисторный каскад, в котором последовательно соединенные регулирующий транзистор и первичная обмотка трансформатора включены между выводами источника питания, вспомогательный транзисторный каскад, в котором вспомогательный транзистор силовым выводом соединен последовательно с обмоткой возврата, а базой подключен к обмотке об25 ратной связи трансформатора, ричную обмотку которого включен диод в прямом направлении, снабженный также управляющим устройством, подключенным выходом к управляющему входу регулирующего транзистора, 681521 вспомогательный транзисторный каскад подключен к выводам источника питания через дополнительно введенный стабилизатор напряжения, На чертеже представлена принципиальная схема предложенного однотактного преобразователя постоянно- 5

ro напряжения.

Преобразователь напряжения содержит регулирующий транзисторный каскад 1, в котором последовательно соединенные Регулирующий транзистор 10

2 и первичная обмотка 3 трансформатора 4 включены между выводами 5 и б источника питания; вспомогательный транзисторный каскад 7, в котором последовательно соединенные вспомогательный транзистор 8 и обмотка возврата 9 трансформатора 4 также подключены к выводам 5 и б источника питания через стабилизатор напряжения

l0, а база вспомогательного транзистора 8 подключена к обмотке обратной связи 11 трансформатора 4. Ко вторичной обмотке 12 трансформатора 4 подключен диод 13 в прямом направлении. Управляющее устройство 14 выходом подключено к управляющему входу регу- 5 лирующего транзистора 2.

Преобразователь работает следующим образом.

Регулирующий транзистор 2 каскада 30

1 управляется коммутирующими импульсами от управляющего устройства 14, выполненного, например, на управляемом мультивибраторе. Относительная длительность импульсов, формируемых управляющим устройством 14, пропорциональна величине выходного напряжения, снимаемого со вторичной обмотки 12 через диод 13.

При открытом регулирующем транзисторе 2 (прямой ход) сердечник трансформатора 4 намагничивается током, протекающим по первичной обмотке 3 трансформатора 4. После окончания прямого хода осуществляется обратное перемагничивание сер- 45 дечника трансформатора 4. Для его обратного перемагничивания используется вспомогательный транзисторный каскад 7. Во время перемагничивания вспомогательный транзистор 8 удер- 50 живается в открытом состоянии за счет положительной обратной связи обмотки 11 трансформатора 4. При этом перамагничивающий ток протекает от вывода 5 источника питания через 55 обмотку возврата 9 трансформатора 4, откс2ытый транзистор 8, стабилизатор напряжения 10 к выводу 6 источника питания. Для перемагничивания сердечника трансформатора 4 потребляется незначительная энергия, поэтому стабилизатор напряжения 10 выпол.няется маломощным. Транзисторный каскад 7 может быть подключен через стабилизатор напряжения и к другому источнику питания. Во время перемагничивания сердечника трансформатора 4 в его обмотку 3 трансформируется напряжение, и к закрытому регулирующему транзистору 2 прикладывается напряжение, максимальная величика которого определяется выражением

) „, -V»> „,„,+ и„— -, где U — напряжение на закрытом

? регулирующем транзисторе 2;

1)эх, юк - максимальное напряжение на входе преобразователя; — напряжение на выходе стабилизатора напряжения 10; — — напряжение, трансформируемое в обмотку 3 трансформатора 4 во время перемагничивания его сердечника.

Напряжение на выходе стабилизатора 10 U устанавливается так,,чтобы око оставалось неизменным при изменении напряжения на входе преобразователя в диапазоне от до Пах макс г где ()вх.мин — минимальное напряжение на входе преобразователя.

С достаточной степенью точности можно принять Ugy,,gag U Тогда напряжение на закрытом транзисторе

2 определяется выражением

W) .)КЗ -- сох 2" 0КС х Vgg,HUI4

?. 2 а при кратности изменения входного ьх,saic напряжения 12 =1,5

Ьх.МиЧ

2åõ.ìà ñ Ч скс= ак.мокс к

ОтсюДа ))Эк 1,67 17Вх,макс при кОэффициенте заполнения К 0,5 (W< =W<) ° ь

Изобретение позволяет повысить функциональную надежность за счет нижения напряжения на закрытом регуЛакирующем транзисторе при прочих

2V равных условиях я -- намок — = 1,2 "а х раза .при коэффициенте заполнения

К, = 0,5.

При использовании регулирующего транзистора в предлагаемом устройстве в таком же режиме как и в прототипе, т.е. при значении напряжения на его переходе эмиттер-коллектор, равном удвоенному напряжению питания Ц = 2Ubx..ù„ достигается коэффициент заполнения К = О,б, (в прототипе Кз — 0,5) . А увеличение коэффициента заполнения позволит снизить потери в открытых полупроводниковых приборах и потери на переключение, а также уменьшить объем силового трансфОрматора.

Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий

68152) Составитель Г.Огнев

Редактор Т. Иванова Техред М. Келемеш Корректор В. Синицк ая

Заказ 5101/49 Тираж 857 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППГГ Патент, r.Óæãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4 регулирующий транзисторный каскад, в котором последовательно соединенные регулирующий транзистор и первичная обмотка трансформатора вклю-. чены между выводами источника питания, вспомогательный транзисторный каскад, в котором вспомогательный транзистор силовым выводом соединен последовательно с обмоткой возврата, а базой подключен к обмотке обратной связи трансформатора, во вторичную обмотку которого включен диод в прямом направлении, снабженный также управляющим устройством, подключенным выходом к управляющему входу регулирующего транзистора, о тли чающийсятем,,что,с целью повышения функциональной надежности, вспомогательный транзисторный каскад подключен к выводам источника питания через дополнительно введенный стабилизатс р напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сб. Электронная техника в автоматике, 77, У 9, М., Сов. радио, с. 147-152.

2. Заявка Фаанции Р 2300454, кл. Н 02 М 3/335, 1976.