Стабилизированный транзисторный преобразователь напряжения

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСеАиалистическихРеспублик К АВТЬРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 140380 (21 2893047/24-07 151 М Кл з с присоединением заявки Мо Н 02 М 3/335 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий. 58 (088. 8) Дата опубликования описания 150632 с(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАПРЯЖЕНИЯ вИзобретение относится к преобразовательной технике, может быть использовано в системах электропитанияпроюышленных установок и особенноэФфективно при использовании в низковольтных маломощных источниках питания,В ряде случаев напряжение на нагрузке таких конверторов должно бытьстабилизировано. Обычно мощностьнагрузки невелика (единицы и десяткиватт), поэтому целесообразно приме"нение параметрического способа стабилизации.Известны стабилизированные транзисторные конверторы, содержащиедва транзистора и трансформатор,включенные по дифференциальной схеме,четыре диода и два стабилитрона 11).Наиболее близким цо техническойсути к изобретению является стабилизированный транзисторный инвертор,выполненный по дифференциальной схеме, содержащий трансформаторы, в цепьпервичных полуобмоток которого включены силовые цепи транзисторов, базакаждого из которых соединена черезсоответствующие диодные элементы ссоответствующим эмиттером и концомвторичной обмотки трансформатора,который в свою очередь присоединен к одному из выходных выводов через другие диодные элементы, причем второй выходной вывод присоединен к средней точке первичных полуобмоток трансформатора и к одному из входных выводов. Стабилизация напряжения на. нагрузке осуществляется за счет включения стабилитронов между базами транзисторов и концами вторичной обмотки трансформатора, а переходы эмиттербаза транзисторов шунтированы диодами (2.Недостатком известной схемы является значительное потребление ею мощности при Х.Х. в цепи нагрузки, вследствие наличия колебаний в схеме и протекания, тока по контуру: вторичная обмотка, стабилитрон, работающий на участке стабилизации, диод, переход эмиттер-база открытого транзистора, стабилитрон, работающий на диодном участке. Последнее, особенно при импульсной нагрузке конвертора с высокой скважностью, значительно снижает средний КПД схемы. Кроме того,"схема может работать лишь от источника с относительно большим внутренним сопротивлением, вследствие того, что транзисторы в этойсхеме не выходят в линейный режим, Таким образом недостатком известной схемы является низкий КПД и надежностьЦель изобретения - повышение КПД и надежности, 5Поставленная цель достигается тем, что в устройстве другие диодные элементы выполнены в виде стабилитронон.Схема конвертора н случае использования транзисторон типа и-р-и приведена на чертеже.Схема содержит трансформатор 1 с днумя обмотками: первичной 2 и вторичной 3. Средняя точка первичной обмотки 2 соединена с источником питания 4. Концы первичной обмотки 2 соединены с коллекторами транзисторов 5 и б, эмиттеры которых соединены с другим входным выводом. Переходы эмиттер-база транзисторов 5 и б шунтиронаны диодами 7 и 8. Между базами .транзисторов б и 7 и концами вторичной обмотки 3 трансформатора 1 включены диоды 9 и 10. Параллельно вторичной обмотке 3 подсоединена цепочка из двух встречно-последовательно включенных стабилизаторов 11 и 12, общая точка которых через нагрузку 13 соединена с источником питания.30 Схема работает следующим образом.При открытом транзисторе 5 напряжение источника питания 4 приложено к первичной полуобмотке 2 35 трансформатора 1. Ток вторичной обмотки 3 замыкается по двум основным параллельным контурам: .1 вторичная обмотка, диод 9, переход база-эмиттер открытого транзистора 5, источник 4, нагрузка конвертора 13, стабилитрон 12, работающий в диодном режиме на прямом участке нольтамперной характеристики; 11 вторичная обмотка, стабилитрон 11, работающий на участке стабилизация, стабилитрон 12.Транзистор б заперт падением напряженяя на открытом диоде 8. Под действием напряжения, приложенного к первичной обмотке 2, перемагничивается магнитопровод трансформатора 1.В момент насыщения магнито" провода резко возрастает намагничивающий ток трансформатора 1, а следовательно и коллекторный ток тран-55 зистора 5. Падение напряжения на транзисторе 5 увеличиается, а напряжение на вторичной обмотке 3 уменьшается.Последнее приводит к уменьшению 60 базового тока транзистора 5. Последний выходит из насыщения, его коллекторный ток начинает уменьшаться.Напряжения на обмотках меняют знак.Транзистор 5 закрывается, открывает ся транзистор б. Далее процессы всхеме повторяются.Стабилизация выходного напряжения осуществляется в схеме следующим образом.Пусть при открытом транзисторе 5 увеличивается выходное напряжение источника 4 (например из-за уменьшения тока нагрузки). Это вызывает увеличение напряжения на обмотках 2 и 3 трансформатора 1. Увеличение напряжения обмотки 3 приводит к увеличению тока по следующему контуру: обмотка 3, стабилитрон 11, работающий на участке стабилизации, стабилитрон 12, работающий как диод.Увеличение тока через обмотку 3 вызывает увеличение тока источника питания, а следовательно и тока открытого транзистора 5. При этом, поскольку ток его базы не увеличивается, транзистор выходит в линейный режим, падение напряжения на нем увеличивается, а напряжение на обмотке 3 уменьшается до первоначального уровня. Следонательно, напряжение на нагрузке 13 остается постоянным.Аналогичные процессы происходят при открытом транзисторе б. Из анализа работы схемы следует, что, поскольку транзисторы ныходят в линейный режим (выполняют роль балластного сопротивления), конвертор без добавочного балластного сопротивления может работать от любого источникаПоскольку базовые цепи транэисторов при Х.Х. в цепи нагрузки оказываются разомкнутыми,конвертор н этом режиме не потребляет мощности от источника питания.Таким образом за счет введения стабилитронов повышен КПД и надежность.Формула изобретенияСтабилизированный транзисторный преобразователь напряжения, выполненный по дифференциальной схеме, содержащий трансформатор, в цепь первичных полуобмоток которого включены силовые цепи транзисторов, база каждого из которых соединена через соответствующие диодные элементы с соответствующим эмиттером и концом вторичной обмотки трансформатора, который, в свою очередь, присоединен к одному из выходных выводов через другие диодные элементы, причем второй выходной вывод присоединен к средней точке первичных полу- обмоток трансФорматора и к одному из входных выводов, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью повышеаказ 4244/69 Тираж 721 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/Филиал ППП фПатентф, г. ужгород, ул. Проектна ния КПД и надежности, другие диодные элементы выполнены в виде стабилитронов.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Англии В 994808,кл. Н 2 Р 1969,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2754614/24-07,кл. Н 02 М 3/335, 1979.