Стабилизированный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19)(11) 1)5 Н 02 М 3/33 И РЕТЕНИЯ Фа ГОСУДАРСТВЕН 1 ЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОП САНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР М 860037, кл. Н 02 М 3/335, 1974.Авторское свидетельство СССР М 1644112, кл. 6 05 Р 1/56, 1989. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение КПД путем уменьшения динамических потерь в транзисторном ключе. Преобразователь содержит силовой транзисторный ключ 1, задающий генератор 2, управляющий трансформатор 4, выходной трансформатор 9 с дополнительной обмоткой 10, обмоткой 21 обратной связи и выходной обмоткой 22, усилитель 18 рассогласования, генератор 19 пилообразного напряжения, широтно-импульсный модулятор 20, В схему введен диод 17, а в трансформатор 9 введена обмотка 14. Динамические потери в транзисторном ключе снижаются путем его форсированного запирания подачей на его базу через диод 17 отрицательного смещения от обмотки 14.2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.Известен стабилизированный источник 5 постоянного напряжения, содержащий однотактный импульсный преобразователь с транзисторным ключом, вход которого зашунтирован дополнительным транзистором, задающий генератор с трансформато ром, вспомогательная обмотка которого первым выводом соединена с дополнитель- ным транзистором, усилитель постоянного тока, соединенный с широтно-импульсным модулятором, выход которого соединен с 15 входом дополнительного транзистора и ограничительным резистором, подключенным к вспомогательной обмотке и к базе транзисторного ключа.Недостатком известного стабилизатора 20 является наличие потерь из-за отсутствия синхронизма процессов в выходном трансформаторе с процессами во входной цепи, приводящее к снижению КПД и надежности устройства. Наиболее близким к предлагаемому является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзисторный ключ, эмиттер которого сое динен с первым входным выводом, а коллектор - с первым выводом первичной обмотки выходного трансформатора, второй вывод которой соединен с вторым входным выводом, вторичная обмотка выходного транс форматора через выпрямитель соединена с выходными выводами, которые соединены также с входом усилителя напряжения рассогласования, причем выходы усилителя напряжения рассогласования и генератора 40 пилообразного напряжения соединены с входом широтно-импульсного модулятора, выход которого подключен к управляющему входу шунтирующего транзистора, задающий генератор, выход которого подключен 45 к первой обмотке трансформатора возбуждения, вторая обмотка которого включена между базой и эмиттером транзисторного ключа, первый вывод дополнительной обмотки трансформатора возбуждения 50 соединен с коллектором шунтирующего транзистора, второй вывод подключен к первому выводу первой дополнительной обмотки выходного трансформатора, к эмиттеру шунтирующего транзистора и к одному 55 из выходных выводов, при этом второй вывод первой дополнительной обмотки выходного трансформатора через введенные последовательно соединенные диод и резистор подключен к коллектору Шунтирующего транзистора, а вторая дополнительнаяобмотка выходного трансформатора подключена к управляющему входу генераторапилообразного напряжения.Однако процесс запирания транзисторного ключа происходит пассивно, таккак напряжение на его управляющем электроде в процессе запирания становитсяблизким к нулю, но не меняет знак, что увеличивает время запирания и динамическиепотери,Целью изобретения является повышение КПД путем уменьшения динамическихпотерь в транзисторном ключе.На фиг. 1 приведена схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммыего работы.Стабилизированный преобразовательсодержит транзисторный ключ 1, задающийгенератор 2, работающий, на обмотку 3трансформатора 4, обмотка 5 которого подсоединена к переходу эмиттер-база силового транзистора 1, зашунтированногоконденсатором 6, причем эмиттер транзистора 1 подсоединен также к первому входному выводу и к одному из питающихвыводов задающего генератора 2, Коллектор силового транзистора 1 подключен через токовую обмотку 7 трансформатора 4управления и к одному выводу обмотки 8выходного трансформатора 9, другой выводкоторой подключен к второму входному выводу и к другому питающему выводу задающего генератора 2, Обмотка 10 выходноготрансформатора 9 подключена через цепочку из последовательно соединенных диода11 и резистора 12 к обмотке 13 трансформа-,.тора 4 управления, один из выводов которойподключен к первому выходному выводупреобразователя, а другой вывод - к первому выводу обмотки 14 выходного трансформатора 9 и через диод 15 - к коллекторушунтирующего транзистора 16, подключенного также через диод 17 к второму вьаодуобмотки 14 трансформатора 9. Выходы усилителя 18 рассогласования и генератора 19пилообразного напряжения подключены квходам широтно-импульсного модулятора20, выход которого соединен с переходомэмиттер-база шунтирующего транзистора16. Генератор 19 вилообразного напряжения подключен к обмотке 21 выходноготрансформатора 9, Обмотка 22 трансформатора 9 через выпрямитель 23 подключена квыходным выводам преобразователя,Стабилизирующий преобразователь работает следующим образом.При подаче входного напряжения включается задающий генератор 2, вырабатывающий короткие импульсы и работающий наобмотку 3 трансформатора 4 управления. Открывается транзисторный ключ 1, управляющий переход которого подключен к обмотке 5 трансформатора 4 управления и подключает обмотку 8 трансформатора 9, включенную последовательно с токовой обмоткой 7 трансформатора 4 к источнику. На обмотке 10 трансформатора 9 наводится напряжение, которое прикладывается через проводящий диод 11 и резистор 12 к обмотке 13 трансформатора 4 управления. Полярность напряжения на обмотке 5 указанного трансформатора такова, что транзистор 1 будет оставаться в открытом состоянии, несмотря на то, что короткий импульс с задающего генератора уже снят, Токовая обмотка 7 трансформатора 4 включена таким образом, что образуется,положительная обратная связь, уменьшающая ток управления обмотки 10 трансформатора 9. Транзисторный ключ 1 будет находиться в насыщенном состоянии и в выходном трансформаторе 9 начинает накапливаться энергия, Когда ток транзистора 1 достигает величины, при которой он выходит в линейный режим, то последний начинает закрываться. Полярность напряжений обмоток трансформаторов 9 и 4 изменяется на противоположную, диод 11 переходит в непроводящее состояние, так как напряжение на обмотке 10 трансформатора 9 больше по абсолютной величине напряжения обмотки 13 трансформатора 4. Напряжение обмотки 5 трансформатора 4 закрывает транзисторный ключ 1, Энергия, накопленная в трансформаторе 9, через обмотку 22 и выпрямитель 23 передается на выход преобразователя.Стабилизацию выходного напряжения осуществляют следующим образом.Следующий короткий импульс с задающего генератора 2 открывает ключ 1, который подключает обмотку 8 трансформатора 9 к источнику, Напряжение, появившееся на выходе преобразователя в предыдущий такт, подается на усилитель 18 рассогласования, а с выхода последнего - на один из входов широтно-импульсного модулятора 20, на второй вход которого подается напряжение с выхода генератора 19 пилообразного напряжения, подключенного к обмотке 21 трансформатора 9. На выходе широтно- импульсного модулятора 20 появляется напряжение, открывающее транзистор 16, Диод 17 переходит в проводящее состояние и подключает - таким образом обмотку 14 трансформатора 9 к обмотке 13 трансформатора 4, причем полярность напряжения на обмотке 13 трансформатора 4 становится противоположной бывшей, поэтому к базетранзистора 1 прикладывается отрицательное напряжение относительно эмиттера, что вызывает форсированное запирание транзистора 1. Полярность напряжений на обмотках трансформатора 9 изменяется на противоположную, диоды 17 и 11 переходят в непроводящее состояние на промежуток времени отдачи энергии, накопленной в трансформаторе 9, на выход преобразова 10 теля. Для предотвращения самопроизвольного отпирания транзистора 1 энергией, накопленной в трансформаторе 4, служит диод 15, шунтирующий обмотку 13 транстранзистора 1 от случайных импульсных помех служит конденсатор 6, величина емкости которого выбирается из условия наименьшего влияния на процессы пере 20 ключения транзистора 1. в сочетании с достижением наибольшей устойчивости от воздействия случайных импульсных помех,В момент времени со (фиг. 2) задающий генератор 2 включает транзисторный инвертор, длительность открытого состояния (1 о - т 1) которого определяется длительностью выходного напряжения широтно-импульсного модулятора Овых 20 При изменении нагрузки, например при увели 30 чении тока нагрузки, напряжение на выходе усилителя рассогласования О 1 в(изобракенного штриховой линией) уменьшается, поэтому длительность выходного напряжения Овых 20 широтно-импульсного модулятора увеличивается и становится равной (1 о-тз), что вызывает увеличение энергии, накапливаемой в выходном трансформаторе, амплитуда пилообразного напряжения О 1 д увеличивается (обозначена штриховой ли 35 40 нией), поэтому увеличивается время существования низкого потенциала на транзисторе 1 - Ок 1, а значит и увеличивается количество накапливаемой и отдаваемой энергии выходным трансформатором 9,45 поэтому выходное напряжение поддерживается на неизменном уровне,Транзисторный ключ 16 находится воткрытом состоянии на интервале (с 1 - с 4) для случая напряжения на выходе генератора пилообразного напряжения, изображенного сплошной линией). При этом на интервале времени (11 - т 2) открыт диод 17 и происходит форсированное запирание 50 55 транзисторного ключа 1 обратным напряжением обмотки 14 трансформатора 9. На интервале времени (т 2 - т 4) в проводящем состоянии находится диод 15, шунтирующий обмотку 13 трансформатора 4 и предотвращающий открывание транзисторформатора 4 через транзистор 16, Для пред 15 отвращения включения силовогоз 542 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул.Гагарина, 1 ного ключа 1 энергией, накопленной в трансформаторе 4,Таким образом, в предлагаемом преобразователе уменьшаются динамические потери вследствие форсированного запирания транзисторного ключа при одновременном уменьшении статических потерь из-за и рапорциональна-такового регулирования отпирания укаэанного ключа при изменении нагрузки, что приводит к увеличению КПД,Формула изобретения Стабилизированный преобразователь, содержащий транзисторный ключ, эмиттер которого соединен с первым входным выводом, второй входной вывод соединен с первым выводам первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка выходного трансформатора через выпрямитель соединена с выходными выводами, которые соединены также с входом усилителя рассогласования, причем выходы усилителя напряжения рассогласования и генератора пилообразного напряжения соединены с входами широтно-импульсного модулятора, выход которого подключен к входу шунтирующего транзистора, задающий генератор коротких импульсов, выход которого под ключен к первой обмотке трансФорматорауправления, вторая обмотка которого подключена между базой и эмиттером транзисторного ключа, а третья обмотка соединена через цепочку из последовательно соеди ненных диода и резистора с третьей обмоткой выходного трансформатора, причем одна из точек соединения указанных обмоток соединена с одним из входных выводов, четвертая обмотка выходного трансформа тора подключена к управляющему входу генератора пилообразного напряжения, а тл и ч а ю щи й ся тем, что, с целью повышения КЛД путем уменьшения динамических потерь в транзисторном ключе, в выходной 20 трансформатор введена дополнительнаяобмотка, один из концов которой подключен к одному выводу первой обмотки трансформатора управления, а другой вывод подключен через введенный диод к коллектору 25 шунтирующего транзистора,