Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоеетекихСоцио алмстицесюаРеслублик щ 714589 ОРСКОМУ СВИДЙТИЛЬСЗЗУ опол к авт. свид-ву -78 (21) 2604775/24рисоединением заявкиГесуааретеекиый кемктет СССР па делам изобретений к Открытийпублико ллетень та опубликования описания 15.02.80 72) Автор изобретения А. Соцко 1) Заявитель(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯИзобретение относится к электрорадиотехнике, а именно к источникам питания и мо" жет быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычаслительной техники.Известны стабилизированные преобразователи, содержащие силовые транзисто- ры, трансформатор, выпрямитель, фильтр, регулирующий элемент, блок управления , 2.Наиболее близким к изобретению техни-ческим решением является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий включенные последова"- тельно двухтактный генератор на силовых транзисторах с выходным трансформатором, регулирующий транзистор, подключенные к входу двухтактного генератора ко вторичной обмотке выходного трансформатора которого, подсоединен со входом регулирующего транзистора 2 .Недостатком этого устройства является то, что он имеет низкий коэффициент полезного действия, как и все вторичные источники питания с непрерывным регулиро- ванием, что ограничивает его область применения и возможности микроминиатюриза.ции,Целью изобретения является повышениеКПД. Это достигается тем, что в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, содержащем включенные последовательно двухтактный генератор на силовых транзисторах свыходным трансформатором, регулирующий транзистор, подключенный к входу двухтактного генератора, ко вторичной обмотке выходного трансформатора которого, подсоединен выпрямитель с фильтром, блок управления-, выход которого соединен со входом регулирующего транзистора, дополнительно введены пороговый узел на и+1 состояний в каждое плечо двухтактного генератора п силовых и п+управляющих транзисторов, а в каждую половину первичной обмотки, выходного трансформатора последовательно п дополнительных секций обмоток, при этом эмиттеры силовых транзисторов подключены к одному входному выводу; коллекторы - к соответствующим введенным секциям первичной обмотки выходного трансформатора,средняя точка которого подключена к общей шине ,источника питания порогового узла, базы силовых транзисторов каждого плеча двухтактного генератора через переход эмиттер-коллектор соответствующего управляющего транзистора, соединены с выходом введенного задающего генератора, а каждая база симметрично расположенных в плечах управляющих транзисторов через последовательно включенные" развязывающий диод и резистор подключена к соответствующему выходу порогового узла, входы которого подключены к средним точкам резисторного делителя, подсоединенного параллельно входным выводам.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизированного преобразователя.Преобразователь содержит двухтактиыйгенератор 1 с выходным трансформатором 2 на силовых транзисторах 3, регулирующий транзистор 4, выпрямитель с фильтром 5, блок управления 6, пороговый узел 7, дополнительные секции 8 выходного трансформатора 2, управляющие транзисторы 9, задающий. генератор 1 О, развязывающие диод 11 и резистор 12, транзисторы 13, 14 15 триггеров Шмидта трансформатор 16 задающегогенератора 10, дополнительная обмотка 17 трансформатора 2, обмотки 18 и 19 и 20трансформатора 16.Преобразователь работает следующим образом.При включении напряжения питания срабатывает тот триггер Шмидта пороговый узел 7, напряжение срабатывания которого соответствует заданному уровню напряжения питаяия, и включает два тех симметрично расположенных в каждом плечеуправляющих транзистора 9, базы которых черев диод 11 и резистор 12 подключены квыходу этого триггера (коллекторы транзисторов 13, 14, 15). При этом при минимальном напряжении питания срабатывает всегда транзистор 13, а при максимальном -транзистор 15, подключая с помощью парыуправляющих 9 и силовых транзисторов 3 соответствующие данному напряжению питания секции 8 первичной обмотки выходного трансформатора 2.Двухтактный генератор 1 возбуждается, так как регулирующий транзистор 4 открывается напряжением, снимаемым с обмотки19 трансформатора 16 и начинает работатьта пара силовых транзисторов 3, симметрично расположенных в плечах, в базах которых включились управляющие транзисторы 9, управляемые тем выходом порогового узла 7, уровень напряжения питания, а следовательно и напряжения на входе которого соответствует напряжению срабатывания.При этом оказываются подключенными та пара секций 8 первичной обмотки выходного трансформатора 2, напряжения которых соответствуют расчетному напряжению питания и устанавливается напряжение на выходе обмотки 17.Начинает расти выходное напряжение преобразователя, которое поступает на вход схемы управления 6. С выхода схемы управления 6 напряжение поступает на вход регулирующего транзистора 4 6 запирающий этот транзистор полярности. Транзистор 4, подзапираясь, увеличивает сопротивление в базовых цепях, работающих в данный момент силовых транзисторов 3. Силовые транзисторы подзапираются и напряжение на выходе преобразователя поддерживается постоянным с известной ошибкой.Итак, при изменении питающего напряжения стабилизация выходного напряжения осуществляется пороговым узлом 7, подключающим с помощью унравляющих 9 и силовых 3 транзисторов соответствующие секции 8 первичной обмотки выходного трансформатора 2, так, что выходное напряжение остается постоянным с известной ошибкой. Величина этой ошибки и КПД преобразователя зависит от числа дополнительно включенных транзисторов 3 и 9 и от диапазона изменения питающего напряжения. Чем больше число дополнительных транзисторов, тем выше коэффициент полезного действия и выше коэффициент стабилизации. Чем больше диапазон изменения питающего напряжения, тем больше число дополнительных транзисторов необходимо длк сохранения высокого КПД преобразователя.В промежутках между переключениями и при сбросе нагрузки стабилизация выходного напряжения осуществлеется с помощью регулирующего транзистора 4, работающего в линейном режиме и управляемого схемой управления 6, на вход которой поступают выходное напряжение преобразователя и напряжение с обмотки 1 трансформатора 2. Регулирующий транзистор 4 в про-, межутках между переключениями порогового элемента 7 управляет, силовыми транзисторами 3 таким образом, что выходное напряжение преобразователя поддерживается постоянным с известной для непрерывного регулирования ошибкой.Процессы в стабилизированном преобразователе не изменяются, если двухтактный генераторвыполнен с самовозбуждением, т, к. без задающего генератора 10, когда обмотки 18 и 19 являются обмотками трансформатора 2, либо когда обмотка 20 трансформатора 16 подключена к коллекторам 2-х транзисторов 3 разных плеч.1 Иложительный эффект от использования предлагаемого устройства состоит в том, что повышается его коэффициент полезного действия и появляется возможность его микроминиатюризации, т. е. повышаются удельные массогабаритные характеристики и одновременно улучшаются энергетическиехарактеристики - основные характеристики вторичных нсточйиков питания. При этомв предлагаемом устройстве сохраняются высокие статические и динамические характеристики прототипа, как линейной амплитудно-Импульсной системы регулирования (стабилизации), и сохраняется(относительно низкая по амплитуде и постоянная по спектруизлучаемых частот помеха, не требующаяустановки громоздких фильтров для ее подавления, как это имеет место в системах с ши 1 Вротно-импульсной модуляцией или релейного типа. Некоторое усложнение схемы засчет установки дополнительных элементбв;особенно силовых транзисторов не ведет "кувеличению массы и габаритов устройства,так как компенсируется это тем, что все этиэлементы рассеивают малую мощность и микроминиатюризируемы, т. е. могут быть использованы в бескорпусном исполнении, и ктому же, работая поочередно, повышаютсрок службы и надежность устройства. КПДустрой;тва высокий и в зависймости от числа дополнительно включенных силовых транзисторов и диапазона изменения напряжения питания достигает КПД обычного нерегулируемого преобразователя постоянногонапряжения достигающего 90%. 2Высокий КПД предлагаемого устройствадостигается тем, что при увеличении напря-жения питания падение напряжения на силовых транзисторах выходного двухтактно-го каскада сохраняется на заданном уров- Зюне, т. к, этот перепад напряжения дискретно переносится с силовых транзисторов надополнительные секции первичной обмоткивыходного трансформатора с помощью порогового устройства, следящего за величинойнапряжения питания и воздействующего на 33управляющие и силовые транзисторы .выходного каскада,формула изобретения 1. Стабилизированный преобразовательпостоянного напряжения, содержащий включенные последовательно двухтактный генератор на силовых транзисторах с выходнымтрансформатором, регулирующий транзистор, подключенный к входу двухтактного генератора, ко вторичной обмотке выходного трансформатора которого подсоединенвыпрямитель с фильтром, блок управления,выход которого соединен со входом регулирующего транзистора, отличающийся тем,что, с целью повышения КПД дополнительно введены пороговый узел на и+1 состояний, в каждое плечо двухтактного генератора и силовых и и+1 управляющих транзисторов, а в каждую половину первичной обмотки выходного трансформатора последовательно и дополнительных секций обмоток,при этом эмиттеры силовых транзисторовподключены к одному входному выводу, кол-лекторы - к соответствующим введеннымсекциям первичной обмотки выходного трансформатора, средняя точка которого подключена к общей шине источника питанияи порогового узла, базы силовых транзисторов каждого плеча двухтактного генератора через переход эмиттер-коллектор соответствующего управляющего транзисторасоединены с выходом введенного задающего генератора, а каждая база симметричнорасположенных в плечах управляющихтранзисторов через последовательно включенные развязывающий диод и резисторподключено к соответствующему выходу по-рогового узла; входы"которого подключенык средним точкам резисторного делигеля,подсоединенного параллельно входным выводам.2. Преобразователь по п. 1, отличаюи 1 ийся тем, что пороговый узел выполнен ввиде и триггеров Шмидта, выход каждогоиз которых подсоединен ко входу ссютветствующего управляющего транзистора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР581465, кл. б 05 Г 164-77,2. Авторское свыдетельство СССР351205, кл. б 05 Г 1/64-68.с Тек Тир ПИ Государс о делам изоб Москва, Ж -П П Патент, оставитель В, Косыреред К. 1.Нуфричаж 783твенно го комитетаретений и открыти35, Раушскаи наб.г. Ужгород, ул. Пр д, 4/5 ктнаи, 4 13035,илиал П едактор И, Алышеваказ 9341/64ЦНИИ Корректор М. Шаро ПодписноеСССР