Преобразователь напряжения

 

О П И С А Н И Е (944016

И306РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалнстнческнк

Республик (61 ) Допол интел ьное к авт. с вид-ву (5l)M. Кл.

Н 02 М 3/335 (22) Заявлено 21.11.80 (23 ) 3006047/24-07 с присоединением заявки,%

9теударстеенньй камнтет

СССР пю делам нзебретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.82 Бюллетень № 26 (53) УДК621, .314.58 (088. 8) Дата опубликования описания 17.07.82

A. В. Гусев, Г. В. Дыдырко, С. А. Керпман и И.. Пельтек

1 (72) Авторы изобретения (7т) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам электропитания, и может быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной техники.

Известен преобразователь напряжения, выполненный по схеме с независимым возбуждением и содержаший два силовых транзистора, силовой трансформатор, втотзичная обмотка которого подключена к выпрямителю с фильтром, задаюший генератор, выполненный на мультивибраторе (1 .

Недостатком этого преобразователя является низкий КПД и ненадежность из 15 за большого пускового тока.

Известен также используюшийся в ка-честве задаюшего генератора мультивибратор, состоящий из двух транзисторов, коллектор каждого Юэ которых через ео разделительный диод и времязадающнй конденсатор подключен к базе другого, а техже трансформатора, первичная обмотка которого имеет средний отвод, а

2 крайние отводы подклточены к коллекторам. транзисторов (2 °

Однако использование в качестве задающего генератора преобразователя напряжения указанного мультивибратора не позволяет исключить пусковые токи в случае применения на выходе фильтров, содержаших конденсаторы, что снижает надежность преобразователя напряжения.

Наиболее близким по технической сушности к изобретению является преобразователь напряжения, содержащий инвертор на двух силовых транзисторах, подключенных K силовому трансформатору, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю с фильтром, а две дополнительные обмотки подключены через обратные. диоды к управляюшим элетт тродам силовых транзисторов, задаюший генератор, выполненный на мультнвибраторе, состоящем из двух транзисторов> коллектор каждого из которых через разделительный диод и времязадаюший конденсатор подщпочен к базе другого и к

3 044016 4

S lO

13

26

35 ао ю

Преобразователь напряжения работает следующим образом.

При подаче входного напряжения через режстор 34 начинает протекать ток, заряжающий конденсатор 35. При дости° женин напряжением на конденсаторе величины, определяемой стабилитроном 44, SO через эмиттерный переход транжстора

38 и стабилитрон 44 начинает прогекать ток, вызывающий отпирание транзистора

38. Через открытый транжстор 38, режстор 40, змиттерный переход транзисЯ

pampa протекает ток, вызывакиций отпирание транзистора 42. Включение транжстора 42 приводит к протеканию тока крайним выводам трансформаторной обмотки, выполненной со средней точкой, связанной одним из входных выводов (Э). !

Недостатком его является низкая надежность, что обусловлено большой величиной пусковых токов вследствие заряда конденсатора выходного фильтра в момент включения преобразователя.

Цель изобретения — повышение надежности путем ограничения пускового тока.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения введены два транзистора противоположного типа проводимости, первый из которых эмиттером соединен со средним отводом обмотки трансформатора мультивибратора коллектором — к ее крайними выводами, а базой через режстор и силовую цепь второго транзистора — с вторым входным выводом, причем база-змиттерные переходь| обоих транжсторов эашунтированы резисторами, при этом точки соединения времязадающих конденсаторов мультивибратора с диодами через соответствующие другие диоды и резистор подсоединены через конденсатор к базе второго введен ного транзистора и через диод - к эмиттеру первого введенного транзистора.

Преобразователь может быть выполнен с блоком запуска, содержащем вклпоченный между входными выводами резистявный делитель напряжения на двух режсторах, параллельно одному иэ которых подключен конденсатор и выход вы-; прямителя, вход которого подсоединен к дополнительной обмотке выходного трансформатора, причем второй входной вывод через соответствукшшй стабилитрон подключен к базам двух пусковых транзисторов, эмиттер цервого из которых, соединенный со средней точкой трансформаторной обмотки мультивнбратора и средней точкой режстивного делителя, подсоединен через резистор и силовую цепь второго пускового транжстора с времязадаюшими цепями мультивибратора, при этом коллектор и база второго пускового транзистора связаны соответственно с базой и коллектором первого транзистора через режсторы, . а база-чэмиттерный переход также эашунTRpoBaH режстором

На юг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя напряжения; на ап. 2 - диаграммы, цоясняюшие работу преобразователя напряжения.

Преобразователь напряжения (фиг. 1) содержит два силовых транжстора 1 и 2, силовой трансформатор 3, вторичная обмостка которого подключена к выпрямителю на диодах 4 и 5 и фильтру 6, а две дополнительные обмотки которого через обратные диоды 7 и 8 - к управляюшим электродам транзисторов 1 и 2, задающий генератор 9, выполненный на муль тивибраторе на транзисторах 10 и 11, разделительных диодах 12 и 13, времязадающнх конденсаторах 14 и 15, трансформаторе 16, крайние отводы первичной обмотки которого через зашитные режсторы подключены к коллекторам транзисторов 10 и 11, первый 17 и второй 18 дополнительные транзисторы, ограничительный режстор 19, включенный между базой первого и коллектором второго дополнительных транзисторов, шунтируюшие режсторы 20 и 21, первый 22 и второй 23 диоды, допапнительнь е конденсатор 24 и режстор 25, третий 26 и четвертый 27 диоды, первые выводы соединены в точку 28, а вторые выводы подключены к точкам 29 и 30 соедин ния разделительных диодов и времязадаю ших конденсаторов мультивибратора, пятый диод 31, а также блок запуска 32, состояший иэ делителя на первом 33 и втером 34 режсторах, накопительного конденсатора 35, подключенного параллельно режстору 33 и выходу выпрямителя 36, вход которого подключен к дополнительной обмотке 37 трансформатора 3, первого транжстора 38, к базе которого подключен третий режстор 39, к коллектору - четвертый резистор 40, а к эмиттеру - пятый резистор 41; второго транжстора 42, параллельно эмиттерному переходу которого подключен шестой резистор 43, первый 44 и второй 45 стабилитроны, подключенные соответственно к базам транзисторов 38 и

42.

5 944016 6 через резистор 39 и надежному отпиранию транзистора 38. Через резистор 41, транзистор 42 щотекает ток, запитывакиций времязадаюшие цепи мультивибратара. При этом напряжение между эмиттером транзистора 42 и минусовой шиной стабилиэировано, так как транзистор 42 вместе со стабилитроном 45 выпсдняет кроме функции запуска функшпо стабилизатора. Мультивибратор начинает 10 генерировать, при этом напряжение на коллекторе транзистора 10 имеет прямоугольную форму (фнг. 20), а в точках 30 и 29 экспоненциально нарастаюшую, которую приближенно можно считать 15 пштообразной (фнг. 2 6, Ь ). Потенциал тсяки 28 относительно эмиттеров транзисторов 10 и 11 можно также считать пилообразно изменяющимся. При этом, когда напряжение U e между точкой 38 gg и минусовой шиной превышает напряжение 0 4на конденсаторе 24 (фнг. 2 7.), через резистор 25 и заряжающийся при этом конденсатор 24 протекает базовый ток транзистора 18. Через транзистор 25

18 проходят иь сь тока (фиг. 23 }, открывающие на часть полупериода транзистор 17, который через диоды 22 и

23 закорачивает первичную обмотку трансформатора 16. Таким образом, на вторичных обмотках трансформатора 16 формируется прямоугольное напряжение с паузой в нуле, которая уменьшается по мере заряда конденсатора 24 (фиг.2 6 ).

Транзисторы 1 и 2 также поочередно открываются на часть полупериода, причем длительность открытого состояния транзисторов увеличивается по мере заряда конденсатора 24. При этом на обмотке 37 формируется напряжение, цод- 4О питывающее в дальнейшем блок запуска

32, который теперь выполняет функцию стабилизатора. Диод 31 служит для быстрого разряда конденсатора 24 (по цепи: диод 31 - резистор 34 — резистор 4s

21) прн выключении преобразователя.

Диоды 7 и 8 вместе с дополнительными обмотками трансформатора 3 служат дпя исключения сквозных токов через транзисторы 1 и 2, так как не позволяют открыть очередной транзистор до тех пор, пока не закроется предыдущий. Коэффициент давления делителя на резисторах 33 и 34 выбирается таким, чтобы при недостаточном входном напряжении ста билитрон 44 не пробипся.

Таким образом, по сравнению с известными, преобразователь имеет повыщенную надежность, так как эначитепьйо уменьшает величину пускового тока через силовые транзисторы преобразователя и диоды выходного выпрямителя. Кроме того, прн питании от источника высокого напряжения он имеет надежный запуск (при этом КПД практически не ухудшаеь ся, потому что ток через резистор 34 можно выбирать сколь угодно малым), стабильную частоту преобразования и защиту от недонапряжения.

Формула изобрет енин

1. Преобразователь напряжения, содержащий инвертор на двух силовых транзисторах, подключенных к силовому трансфор матору, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю с фильтром, а две дополнительные обмотки подключены через обратные диоды к управляющим электродам силовых транзисторов, задающий генератор, выполненный на муль тивибраторе, состоящем из двух транзисторов, коллектор каждого из которых через разделительный диод и времязадаюший конденсатор подключен к базе вкругого и к крайним выводам трансформаторной обмотки, выполненной со сред-. ней точкой, связанной с одним из выходных выводов, отли ча ющи й— с я тем, чго, с целью повышения надежности путем orраничения пускового тока, в него введены два транзистора противоположного типе проводимости, первый из которых эмиттером соединен со средней точкой трансформаторной обмотки мультивибратора, коллектором - с ее крайними выводами, а базой - через резистор и силовую цепь второго транзистора — с вторым входным выводом, причем базсмэмиттерные переходы обоих транзисторов зашунтированы резисторами, при этом точки соединения времязадаюших конденсаторов мультивибратора с диодами через соответствующие другие диоды и резистор подсоединены через конденсатор к базе второго введенного транзистора и через диод - к эмиттеру первого введенного транзистора.

2 Преобразователь по п 1 о т л ич а ю шийся тем, что, с целью надежного запуска, стабилизации частоты и зашиты от недонапряжения, в него введен блок запуска, содержащий включенный между входными выводами резиоторный дыитель напряжения на двух реИсточники информации, I принятые во внимание npR экспертизе

1. Басовский В. Ф. Устройства элек1о тропитания электронной аппаратуры. К., Техника, 1980, с. 131, рис. 32.

2. Моин В. С. и др. Стабилизированные транзисторные преобразователи, N., Энергия, 1972, с. 380.

3. ЭТвА, 1980, № ll, с. 96.

7 0440 жсторах, параллельно одному иэ которых подключен конденсатор и выход выпрямителя, вход которого подсоединен к дополнительной обмотке выходного трансформатора, причем второй входной вывод через соответствующий стабилитрон подключен к базам двух пусковых транзисторов, эмиттер первого из которых, соединенный со средней точкой трансформатор ой обмотки мультивибратора и средней точкой упомянутого реэисторного делителя, подсоединен через резистор и силовую цепь второго пускового транжстора к цепям времязадаюших конденсаторов мультивибратора, при этом

16 8 коллектор и база второго пускового транжстора связаны соответственно с базой и коллектором первого транжстора через режсторы, а база-эмиттерный переход также зашунтирован режстором.

Составитель Т. Ершова

Редактор K. Волошук Техред М.Надь Корректор Л. Бокшан

Заказ 5146/71 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4