Стабилизированный инвертор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СОюз СОветских

Сецианн

Ресйублим (11)830622 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 20.07.79 (21) 2800474/24-07 ФМ Kll с присоединением заявки М

Н 02 М 7/537

Государственный комитет

СССР по делам иэобретеиий н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150581 Бюллетень Н9 18

Дата опубликования описания 15. 05. 81 (53) УДК 621. 314. .58(088.8) (72) Автор изобретения

Р.Г. Константинов

АЯ

1 (71} Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ HHBEPTOP

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен преобразователь, выполненный.по двухтактной схеме с выходным трансформатором, содержащий силовые транзисторы, связанные своими входами с обмоткой смещения и обмоткой обратной связи 11, а также другие преобразователи постоянного напряжения с внутренней стабилизацией, осуществляемой с помощью стабилитрона (21, $3) и j4) .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизированный инвертор,выполненный по двухтактной схеме с выходным трансформатором, содержащий силовые транзисторы, базы которых подключены к обмотке смещения, кроме того их управляющие переходы эашунтированы силовой цепью дополнительных транзисторов, управляющие электроды которых через диоды подключены к крайним выводам обмотки обратной связи,а управляющие переходы зашунтированы резисторами, причем средняя точка обмотки обратной связи через стабилитрон связана с эмиттерами всех ЗО транзисторов и одним из входных выводов. Принцип действия инвертора заключается в ограничении амплитуды выходного напряжения на заданном уровне. При увеличении выходного напряжения сверх заданного уровня стабилитрон в цепи обратной связи пробивается и открывается один иэ дополнительных транзисторов, который ограничивает ток базы соответствую-. щего силового транзистора таким образом, что выходное напряжение восстанавливается на заданном уровне.

Выходное напряжение в каждый из смежных полупериодов работы преобразователя, приведенное к напряжению на обмотке обратной связи, определится выражениями

О вы„т — Ое, + Од„+ От;

Овь тг = 0 > + Одг + Отг

0 — напряжение пробоя стабилитрона в цепи обратной связи; и 0 — падение напряжения

1 г на диодах в цепи обратной связи соответственно для левого и правого плеч инвертора;

830622

° 60

U U — падение напряжения г т на переходах базаэмиттер дополнитель" ных транзисторов соответственно для левого и правого плеч инвертора Г53.

Недостатки данного инвертора состоят в том, что амплитуда напряжений в смежных полупериодах работы преобразователя зависит от величин 0д„ и

UT, 0, и 0- и ввиду значительйого

У д 2. технологического разброса этих величин значения Uв,„" 08b»z могут сильых„ но отличаться по величине, т.е. выходное напряжение такого инвертора имеет значительную несимметрию. При работе инвертора на выпрямитель эта несимметрия дополнительно увеличивается за счет различного падения напряжения на выпрямительных диодах.

При работе инвертора на выпрямитель несимметрия его выходного напряжения приводит к значйтельному росту пульсаций напряжения, увеличению габаритов сглаживающего фильтра, снижает надежность работы инвертора (при емкостном фильтре затрудняется запуск, инвертор может перейти в режим однотактной работы)..

Если инвертор выполнен с ненасыщающимся выходным трансформатором, то несимметрия выходного напряжения может привести, особенно при работе на высоких частотах, к насыщению трансформатора,что также снижает надежность работы инвертора. Кроме того, в данном инверторе регулировка выходного напряжения может производиться только путем подбора числа витков обмотки обратной связи, т.е. дискретно. Это не позволяет точно установить нужную величину выходного напряжения.

Цель изобретения — увеличение надежности и уменьшение габаритов устройства путем обеспечения возможности симметрирования и точной установки заданной величины выходного.напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в инвертор дополнительно введен резистор, включенный между средней точкой обмотки обратной связи и стабилитроном. При этом дополнительный резистор совместно с резисторами, шунтирующими переходы база-эмиттер дополнительных транзисторов, образуют делитель напряжения. Соотношение величин резисторов в цепях база-эмиттер дополнительных транзисторов определяет соотношение амплитуд напряжений смежных полупериодов инвертора

Выбором нужного соотношения можно симметрировать выходное напряжение.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема стабилизи.рованного инвертора.

Инвертор выполнен по схеме двух— тактного автогенератора на основных силовых транзисторах 1 и 2 с силовым трансформатором 3. Трансформатор содержит основную силовую обмотку 4, обмотку 5 смещения, обмотку 6 обратной связи и обмотку 7 для подключения нагрузки. Параллельно переходам базаэмиттер основных силовых транзисто ров подключены силовые цепи дополни1 тельных маломощных транзисторов 8 и 9.

Управляющие переходы дополнительных транзисторов зашунтированы резистора- ми.10 и 11 и диодами 12 и 13. Базовые выводы дополнительных транзисторов через диоды .14 и 15 соединены с крайними выводами обмотки обратной связи, средний вывод которой через резистор 16 и стабилитрон 17 подключен к точке соединения эмиттеров всех транзисторов.

Щ Инвертор работает следующим образом.

Предположим, что в один из полупериодов работы инвертора открыт транзистор 1. При достижении напряжением на обмотке 6 обратной связи величины, равной напряжению пробоя стабилитрона 17, транзистор 8 приоткрывается, шунтируя выходную цепь и уменьшая ток базы основного транзистора 1 автогенератора. Транзистор 1 переводится в режим эмиттерного повторителя, поддерживая напряжение на всех обмотках трансформатора неизменным в течение всего полупериода. В другой полупериод работы автогенератора при смене полярности напряжений на его обмотках транзистор 8 работает в инверсном режиме, открываясь током, протекающим через резистор 10 и диод 12 от

40 обмотки смещения.При этом падение наПряжения на транзисторе 8 закрывает основной транзистор 1 автогенератора.

Напряжение на открытом. транзисторе 8 обеспечивает защиту перехода база45 змиттер транзистора 1 от перенапряжений (для фиксации этого напряжения параллельно резисторам 10 и 11 включены диоды 12 и 13) . Аналогично работает другая часть схемы на транзисторах 1 и 9. В многоканальных источниках питания, когда на выходе инвертора включено несколько выпрямителей, одновременно симметрировать напряжение каждого из выпрямителей невозможно. Однако, если в известном устройстве несимметрия напряжений на выходе каждого выпрямителя равна алгебраической сумме неснмметрий инвертора и соответствующего выпрямителя, то в предлагаемом устройстве эта величина может уменьшиться до величины несимметрии соответствующего выпрямителя путем устранения несимметрии инвертора. При регулировании источника питания для обеспечения минимального

830622

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 2899/32 Тираж 730 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 уровня пульсаций на .выходе выпрямителей достаточно несимметрию выходного напряжения инвертора сделать равной нулю. В практических расчетах для устранения влияния изменения коэффициента усиления транзисторов

8 и 9 необходимо, чтобы ток, проте-. кающий через резисторы 10 и 11, был намного больше максимальной величины

,базовых токов этих транзисторов.

Для удобства регулировки предлагаемого инвертора резисторы 16, 10, 11 могут выполняться переменными.Резистор 16 может включаться между катодом стабилитрона и точкой соединения эмиттеров транзисторов. Силовая часть инвертора может выполняться по 15 известным схемам с ненасыщающимся выходным трансформатором.

Если инвертор выполнен с ненасыщающимся выходным трансформатором, как показано на чертеже, преимущество gQ предлагаемого устройства перед известным устройством в наибольшей степени сказывается при работе инвертора на выпрямитель и заключается в уменьшении габаритов сглаживающих фильтров. Наиболее значительным выигрыш в габаритах сглаживающих фильтров может быть получен при низких выходных напряжениях (когда относительная величина несимметрии выходного напряжения может быть наибольшей) и больших токах нагрузки. При этом снижение необходимой величины емкости фильтра облегчает запуск инвертора, т.е. повышает надежность устройства..

Если инвертор выполнен с ненасы35 щающимся выходным трансформатором, то симметрируя выходное напряжение, можно исключить возможность насыщения выходного трансформатора даже при работе на высоких частотах, т.е. так- 40 же повысить надежность устройства.

Симметрирование выходного напряжения позволяет в этом случае обеспечить работу инвертора на более высоких частотах, а работу трансформатора при более высоких значениях рабочей индукции, не ув личивая вероятности насыщения выходного трансформатора.

Все это обеспечивает снижение габаритов устройства. Кроме того, в устройстве обеспечивается возможность установки выходного напряжения с любой заданной точностью.

Стабилизированный инвертор,выполненный по двухтактной схеме с выходным трансформатором, содержащий силовые транзисторы, базы которых подключены K обмотке смещения, кроме того их управляющие переходы зашунтированы силовой цепью дополнительных транзисторов, управляющие электроды которых через диоды подключены к крайним выводам обмотки обратной связи, а управляющие переходы зашунтированы резисторами,причем средняя точка обмотки обратной связи через .стабилитрон связана с эмиттерами всех транзисторов и од.;ним из входных выводов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения габарйтов и увеличения надежности, в него введен резистор,включенный. между средней точкой обмотки обратной связи и стабилитроном.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 224422998833, кл. H 02 М 3/335, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

9 342269, кл. Н 02 M 7/04, 1970.

3. Патент США Р 3629682, 321-2, 1971.

4. Ромаш Э.М. Транзисторные преобразователи в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры, М., "Энергия", 1975, с. 96-98.

5. Авторское свидетельство СССР

9 575752, кл. Н 02 M 7/537, 1977.