Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

(72) Авт о сов и теиияЗаявите Й) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯНН тро- поль грузк насыщ специ Форси леч, мы пр КПД,транз за сц 1 Овыдел ходах и е лемент рансФо ую схе реобра ос что снижает навателя. ическойляется по те лизк НаиболО сущностистабилизи предлагванный му я браз ательтоянное,нератор,постоянног который со апряж ющий ит Изобретение относится к элек технике и предназначено для ис зования во вторицных источниках питания ЦВИ и электроавтоматике, в частности в стабилизированных пре" образователях напряжения на транзисторах с бестрансйорматорным входом.Известны стабилизированные преобразователи напряжения, содержащие задающий генератор, силовой трансФорматор, подключенный к входным зажимам через транзисторные ключевыеэлементы 13, Г 2При использовании транзисторных ключевых элементов без токовой положитвльной связи 11 обеспечение функционирования последних в широком диапазоне изменения тока нагрузки достигается существенным усложнением преобразователя. Объясняется это тем, цто транзисторы ключевых элементов при малых токах наи работают в режиме глубокого ения. Это требует применения альных цепей управления для рованного рассасывания носитечто приводит к усложнению схееобразователя, к снижению его В то н;е время при возможных рузках преобразователя его сторы могут выйти из строя т резкого повышения мощности, яемой в их коллекторных перереобразователи напряжения с инием транзисторных ключевых управляемых посредствоматоров тока 21, имеют сло1001 3силовой трансформатор, первичная омотка котороо подключена к входным выводам через транзисторные ключевые элементы, а вторичная обмотка через силовой выпрямитель - к выходным выводам, трансформаторы тока, управляющие транзисторными ключевыми элементами, вторичные обмотки которых через выпрямитель подключены к силовому переходу шунтирующего 1 р транзистора, широтно-импульсный модулятор, первый вход которого через узел отрицательной обратной связи соединен с выходными выводами, второй вход - с конденсатором генератора пилообразного напряжения, а выход - с управляющим входом шунтирующего транзистора31.Его недостатком является относительная сложность схемы управления,которая даже в однотактном варианте содержит десять транзисторов и три операционных усилителя. Отсутствие напряжения питания на схеме управления в выключенном состоянии преобразователя затрудняет его запуск и при водит к дополнительным усложнениям схемы пуска преобразователя. Задающий генератор выполненный на операционном усилителе, хотя и обладаетЭО хо,"шей стабильностью частоты, имеет весьма ограниченные Функциональные возможности в двухтактном варианте преооразователя указанная схема должна быть усложнена для обеспечения гарантированной паузы между включенными состояниями транзисторных ключевых элементов.Цель изобретения - повышение надежности и упрощение преобразователя.Указанная цель доСтигается тем, что в стабилизированном преобразователе напряжения задающий генератор выполнен с применением выходного трансформатора, одна вторичная об- ф 5 мотка которого через согласующие элементы соединена с вторичной обмоткой трансформоторов тока, другая вторичная обмотка через дифференцирующий блок соединена с базой дополнительно 6 введенного транзистора, эмиттер которого соединен с управляющим входом шунтирующего транзистора, а коллектор - с вторым входом широтно-импульсного модулятора, ИНа чертеже приведена схема предлагаемого преобразователя, поясняющая его принцип действия. 059 4В преобразователе к рходным выводам 1 через транзисторные ключевые элементы 2 и 3 с трансформаторами 4 и 5 тока подключен силовой трансформатор 6, задающий генератор 7, свыходным трансформатором 8, подключенным через согласующее устройство 9 к вторичным обмоткам трансформаторов тока, шунтирующий транзистор10, выпрямитель 11, дополнительныйтранзистор 12, дифференцирующее устройство 13, широтно-импульсный модутлятор 14 с конденсатором 15 генератора пилообразного напряжения ирезистором 16, подключенный к немуузел 17 отрицательный обратной связи, выходные выводы 18, связанныес силовым выпрямителем 19 и вспомогательный выпрямитель 20. В предлагаемой схеме задающий генератор 7выполнен по схеме Роэра, дифференцирующее устройство 13 представляетсобой РС-цепь с двухполупериоднымвыпрямителем, широтно-импульсный мо.дулятор 14 выполнен в виде операционного усилителя, блок 17 отрицательной обратной связи - в видеоперационного усилителя с источни"ком опорного напряжения, силовойвыпрямитель 19 - в виде обычноговыпрямителя на диодах,Стабилизированный преобразовательнапряжения работает следующим образом.При подаче постоянного напряжения питания на входные выводы 1 запускается задающий генератор 7. Наобмотках его выходного трансформатора 8 образуется переменное напряжение прямоугольной Формы, котороечерез согласующее устройство 9 создает смещающий ток во вторичных обмотках трансформаторов 4 и 5 тока,а через выпрямитель 20 и резистор16 линейно заряжает конденсатор 15.01 мотки трансформаторов тока включены таким образом, что при этом одиниз транзисторных ключевых элементов( например, 2 ) начинает отпираться, а второй остается в запертом состоянии, В результате начинает протекать ток через транзисторный ключевой элемент 2, первичную обмотку силового трансформатора и источник питающего напряжения.Благодаря наличию положительной обратной связи образованной соответствующим включением токовой обмотки и обмотки, подклнаиной к ба5 10010за-эмиттерному переходу транзистора,происходит лавинообразное включениетранзисторного ключевого элемента 2,причем ток, протекающий в базу транзистора, пропорционален току коллектора. Это обеспечивает надежную иэкономичную работу ключевого элемента в широком диапазоне токов нагрузки преобразователя,При смене полярности напряжения 10на обмотках трансформатора 8 задающего генератора 7 на выходе дифференцирующего устройства 13 образуется положительный импульс длительностью несколько микросекунд, отпирающий дополнительный транзистор 12.При этом отпирается шунтирующий транзистор 10 и разряжается конденсатор15. Транзистор 10 через выпрямитель11 практичеоки закорачивает вторицные обмотки трансформаторов тока,что приводит к запиранию транзисторного ключевого элемента 2. По истечении действия импульса на выходе устройства 13 запираются транзисторы 12 и 10, раскорачиваются вторичные обмотки трансформаторов тока, лавинообразно включается транзисторный ключевой элемент 3. По пер-зр вицной обмотке силового трансформатора б протекает ток от источника питания противоположной полярности. В процессе переключения транзисторных ключевых элементов на выходных зажиз мах преобразователя 18 образуется постоянное напряжение, которое измеряется блоком 17 отрицательной обратной связи, Результат измерения усиленная разность между выходным4 О и эталонными напряжениями воздействует на один из входов широтно-импульсного модулятора 11. На втором входе модулятора образуется пилообразное напряжение, фронт нарастания45 этого напряжения определяется зарядом конденсатора 15 через резистор 16, а фронт спада - разрядом этого конденсатора через дополнительный транзистор 12 в начале каждого полу- периода работы задающего генератора 7. При этом на выходе модулятора 11 образуются прямоугольные импульсы с частотой, равной удвоенной частоте работы задающего генератора и длительностью, пропорциональной величине выходного напряжения блока 17 отрицательной обратной связи, На время действия этих импульсов вклю 59 6чается шунтирующий транзистор 1 О,закорачиваются вторичные обмоткитрансформаторов тока и оба транзисторные ключевые элементы оказываются в запертом состоянии, Таким образом, в установившемся режиме работыпри стабильном напряжении на выходе преобразователя ) форма напряжения на обмотках силового трансформатора имеет вид прямоугольных разнополярных импульсов с частотой, равной частоте работы задающего генератора. В том случае, если выходноенапряжение преобразователя изменяется по каким-либо причинам - изменяет"ся выходное напряжение блока отрицательной обратной связи, вызываяизменения длительности импульсов навыходе широтно-импульсного модулятора 11. В конечном итоге это приводитк изменению среднего значения напряжения на обмотках силового трансфор"матора и восстановлению заданногонапряжения на выходных зажимах преоб"разователя.По сравнению с указанными вышеаналогами и прототипом, предлагаемыйстабилизированный преобразовательнапряжения проще и обладает болеевысокой надежностью. Объясняется этотем, что он не требует специальногоустройства пуска, гарантируемая пауза между, включенными состояниямитранзисторных ключевых элементовдля предотвращения сквозного токаи получение пилообразного напряжениядля широтно-импульсного модулятораобеспечивается одними и теми же элементами,Формула изобретенияСтабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий задающий генератор, силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам через транзисторные ключевые элементы, а вторичная обмотка через силовой выпрямитель - к выходным выводам, трансформаторы тока, управляющие транзисторными ключевыми элементами, вторичные обмотки которых через выпрямитель подключены к силовому переходу шунтирующего транзистора; широтно-импульсный модулятор, первый вход которого через узел отрицательной обратной связи соединен7 1001059 8с выходными выводами, второй вход - транзистора, эмиттер которого соедис конденсатором генератора пилооб- нен с управляющим входом шунтируюраэного напряжения, а выход - с уп" щего транзистора, а коллектор - сравляющим входом шунтирующего тран" вторым входом широтно-импульсногоэистора, о т л и ч а ю щ и й с ямодулятора,тем, что, с целью повышения надежности и упрощения преобразователя, Источники информации,задающий генератор выполнен с при- принятые во внимание при экспертиземенением выходного трансформатора, 1. Авторское свидетельство СССРодна вторичная обмотка которого че В У 686129, кл. Н 02 М 3/335 1977реэ согласующие элементы соединена 2. Авторское свидетельство СССРс вторичной обмоткой трансформато- И ч 86307, кл. О 05 Р 1/56, 1973.ров тока, другая вторичная обмотка 3. Электронная техника в автомачерез дифференцирующий блок соедине- тике, М., "Советское радио", 1980на с базой дополнительно введенного, 13 вып. 11, с. 36.