Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

,801095329 Д 5 Р 1/6 3 335 за) Н ьтаГу К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(7 1) Научно-исследовательский институт управляющих вычислительных машин (53) 621.314.057(088,8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР йф 464049, кл. Н 02 М 3/22, 1973., 2. Авторское свидетельство СССР 11 731524, кл. Н 02 М 3/335, 1977, (54)(57) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий усилитель мощности на силовых транзисторах, входом соединенный с входными выводами стабилизированного преобразователя, а выходом - с первичной обмоткой выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к выходным выводам стабилизированного преобразователя, блок управления, соединенный выходом с базами управляющих транзисторов, в коллектор ные цепи которых, зашунтированные обратными диодами, включена управляющая обмотка трансформатора тока, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткойвыходного трансформатора, а вторичные соединены с базами силовых транзисторов, датчик тока, входом включенный в цепь первичной обмотки выходного трансформатора, блок защиты,выполненный в виде двухтранзисторного порогового элемента, и вспомогательный источник питания, первымвыводом соединенный с эмиттерами управляющих транзисторов, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью увеличения надежности, выход указанногодатчика тока через введенный опорныйэлемент соединен с базой первоготранзистора укаэанного пороговогоэлемента, эмиттер которого объединен с эмиттерами указанных управляющих транзисторов, переход база -эмиттер второго транзистора порогового элемента зашунтирован введеннымконденсатором, его эмиттер черезвведенные развязывающие диоды подключен к выводам указанной управляющей обмотки трансформатора тока, ачерез введенный резистор - к второму выводу вспомогательного источника питания.,в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры.Известен стабилизированный преоб разователь постоянного напряжения, к входным выводам которого через коммутирующий транзистор и резистор подключен задающий генератор, ключевой усилитель мощности с выходным трансформатором, первичная обмотка которого включена в диагональ образованного транзисторами этого усилителя моста, а вторичная через диоды - параллельно задающему генератору, вспомогательный трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой выходного.трансформатора, а вторичная через выпрямитель - к соединенным между собой параллельно резистору и стабилитрону, тиристор, включенный параллельно задающему генератору, со стабилитроном в цепи перехода: управляющий электрод катод1 .с 5Недостатками этого преобразователя являются низкий КПД и помехозащищенность в связи с наличием резисторов в базовых цепях транзисторов усилителя мощности и использованием в ка-ЗО честве исполнительного органа защитытиристора, который включается от импульса помехи,Наиболее близким к предлагаемому является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий усилитель мощности на силовых транзисторах, входом соединенный с входными выводами стабилизированного40 преобразователя, а выходом - с первичной обмоткой выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к выходным выводам стабилизирован 45 ного преобразователя, блок управления соединенный выходом с базами управляющих транзисторов, в коллекторные цепи которых, зашунтированные обратными диодами, включена управляющая обмотка трансформатора тока, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора, а вторичные соединены с базами силовых транзисто. ров, датчик тока, ходом включенный в цепь первичной обмотки выходного трансформатора, блок защиты, выполненный в виде двухтрацзистдрцога порогового элемента, и вспомогательный источник питания, первым выводом соединенный с эмиттерами управляющих транзисторов 2 .Недостатком известного стабилизированного преобразователя является низкая надежность, обусловленная тем, что быстродействующий канал блока защиты приходится настраивать на уровень, превышающий уровень медленной защиты и тем самым перегружать силовые транзисторы. Цель изобретения - повышение надежности путем упрощения блока защиты, Укаэанная цель достигается тем, что в стабилизированном преобразовате ле постоянного напряжения, содержащем уснлитель мощности на силовых транзисторах, входом соединенный с входными выводами преобразователя, а выходом - с первичной обмоткой выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к выходным выводам стабилизированного преобразователя, блок управления, соединенный выходом с базами управляющих транзисторов, в кол. лекторные цепи которых, зашунтированные обратными диодами, включена управляющая обмотка трансформатора тока, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора, а вторичные соединены с базами силовых транзисторов, датчик тока, входом включенный в цепь первичной обмотки выходного трансформатора, блок защиты, выполненный в виде двухтранзисторного порогового элемента, и вспомогательный источник питания, первым выводом соединенный с эмиттерами управляющих транзисторов, выход указанного датчика тока через введенный опорный элемент соединен с базой первого транзистора указанного порогового элемента, эмиттер которого объединен с эмиттерами указанных управляющих транзисторов, переход база - эмиттер второго транзистора порогового элемента зашуцтирован введенным конденсатором, его эмиттер через введенные развязыцающие диоды подключен к выводам указанной управляющей обмотки трансформатора тока, и через введеццьл ре,.тор - ко второму выводу укапаццвспомогательного источцик: ии;и 1 оНа чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения.Электрическая схема стибилизиро ванного преобразователя постоянного напряжения содержит полумостовой уси.литель мощности 1 на транзисторах 2 и 3, управляемых от трансформатора тока 4 с вторичными 5 и 6, первичной 10 7 и управляющей 8 обмотками. Выход усилителя мощности 1 соединен с первичной обмоткой выходного трансформа-. тора 9, вторичная обмотка которого че рез выпрямитель 10 и фильтр 11 подключена к выходным выводам преобразователя и входу блока управления 12, выход которого соединен с базами управляющих транзисторов 13 и 14, в зашунтированные обратными диодами 15 и 16 коллекторные цепи которых включена управляющая обмотка 8 трансформатора тока 4. Датчик тока 17 входом включен в цепь первичной обмотки выходного трансформатора 9. Блок защиты 18 вы полнен на транзисторах разного типа проводимости 19 и 20, взаимная связь коллекторных и базовых цепей которых образует двухтранзисторный пороговый элемент. Выход датчика тока 17 через Зр опорный элемент 21 соединен с базой транзистора 19, эмиттер которого объединен с эмиттерами управляющих транзисторов 13 и 14. Переход база - эмит. тер. транзистора 20 зашунтирован кон 35 денсатором 22, его эмиттер через развязывающие диоды 23 и 24 подключен к крайним выводам управляющей обмотки 8 трансформатора тока 4, а через резистор 25 - к положительному выводу 4. вспомогательного источника питания 26, отрицательный вывод которого соединен с эмиттерами управляющих транзисторов 13 и 14. Датчик тока 17 содержит дополнительный трансформатор тока 27, его вторичная обмотка нагружена резистором 28, на котором образуется разнополярное импульсное напряжение, пропорциональное коллекторным токам силовых транзисторов 2 и 3 усилителя50 мощности 1. Опорный элемент 21, под". ключенный к выходу выпрямителя 29, состоит иэ последовательно соединенных диода 30 и стабилитрона 31 для исключения влияния большой собственной емкости стабилитрона 31 на рабо 55 ту устройства в установившемся режИ- ме. Дополнительные выводы управляющей обмотки 8 через диоды 32 и 33 и резистор 34 подключены к положительному выводу вспомогательного источника питания 26. Переходы база - эмиттер транзисторов 19 и 20 порогового элемента зашунтированы резисторами 35 и 36 соответственно, В коллекторные цепи управляющих транзисторов 13 и 14 могут быть включены диоды 37 и 38.Стабилизированный преобразователь работает следующим образом.Блок управления 12 вырабатывает две последовательности широтномодулированных импульсов, сдвинутых по фазе друг относительно друга на 180 о, переключающие транзисторы 13 и 14. Пусть при закрытом транзисторе 14 открывается транзистор 13. Напряжение источника питания 26 через резистор 34, диоды 32 и 37 и переход коллектора - эмиттер транзистора 13 прикладывается к части управляющей обмотки 8 трансформатора тока 4 и трансформируется в базовую обмотку 5. В базовую цепь силового транзистора 2 поступает ток, вызывая открывание транзистора. Коллекторный ток транзистора 2 через первичную обмотку 7 трансформатора тока 4 поступает в первичную обмотку 9 выходного трансформатора и трансформируется в обмотку 5, поддерживая транзистор 2 в насыщенном состоянии.При поступлении из блока управления 12 импульса, отпирающего транзис. тор 14, до окончания времени рассасывания транзистора 2 полярность напряжения на обмотках трансформатора тока 4 не изменяется и управляющая обмотка 8 последнего оказывается закороченной через переход коллектор - эмиттер транзистора 14 и диоды 15 и 38, Поскольку число витков обмотки 8 значительно больше, чем у базовых обмоток 5 и 6, напряжения на базовых обмотках падают практически до нуля, обесточивается базовая цепь транзистора 2 и он запирается,После поступления из ьлока управления 12 импульса, запирающего транзистор 13, отпирается силовой транзистор 3 усилителя мощности, и далее цикл повторяется. Блок управления 12 вырабатывает импульсы со скважностью, необходимой для поддержания выходного напряжения стабилизированного пре образователя на заданном уровне.1095329 оказ 3615/38 Тираж бб одпясное ектиая, 4 ППП "Патент хгород, у При коротком замыкании на выходеили, например, пробое диода выпрямителя 10 увеличивается коллекторныйток силового транзистора, включенного в данном полупериоде, до величины, 5превышающей установленный уровень,и возрастает ток в первичной обмоткетрансформатора тока 27 датчика тока 17,Напряжение на выходе последнего превышает напряжение опорного элемен"та 21, ток поступает в базу транзис,тора 10, который открывается.Если в момент перегрузки были открыты управляющий транзистор 13 и силовой транзистор 2, то шунтирование 15управляющей обмотки 8 трансформаторатока 4 происходит последовательно включенным переходом коллектор - эмиттертранзистора 19, переходом база - эмиттер транзистора 20 с параллельно ему 20включенным конденсатором 22 и диодом24, В результате обесточивается базовая цепь силового транзистора 2 и последний запирается,Коллекторный ток транзистора 19протекает через переход база - эмиттер транзистора 20, обуславливая открывание последнего. При этом в базовую цепь транзистора поступает коллекторный ток транзистора 20, в ре- зОзультате чего пороговый элемент самоблокируется, Транзисторы 19 и 20 остаются в открытом состоянии независимо от поступления тока с выхода датчика тока перегрузки в базу транзисто- З 5 ра 19, Удержание транзисторо 19 и20 в открытом состоянии обеспечивается током источника питания 26, поступающим в цепи порогового элементачерез резистор 25,Конденсатор 22, включенный параллельно переходу база - эмиттер транзистора 20, замедляет процесс самоблокировки порогового элемента 18,обуславливая высокую помехоустойчивость блока защиты, Однако этот конденсатор не снижает быстродействиязащиты, определяемой частотными свойствами транзистора 19. Подбором илирегулировкой резистора 28 можно установить точный порог срабатывания защиты, обеспечивающей ограничение коллекторного тока силовых транзистороввеличиной, достаточно удаленной отпредельно допустимого значения.Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить надежностьстабилизированного. конвертора, силсвые транзисторы которого управляютсяот трансформатора тока, за счет упрощения схемы защиты сиповых транзисторов от перегрузки по току и снижения порога ее срабатывания без ухудщения быстродействия и помехоустойчивости. Предложенное техническоерешение позволяет разрешить компромисс между быстродействием и помехоустойчивостью схемы защиты дискретного действия от перегрузок по токусиловых транзисторов.