Стабилизирующий конвертор

О П И С А Н И Е902010ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспубттик ФФ ра(23) П риоритет Опубликовано 30.01.82, Бюллетень Я 4 по делам изабретений и открытий(53) Уд К 621.316, .722,1. (088.8) Дата опубликования описания 30,01,82 В.М. Сазонов, А.Я. Исаев, В.Г. Кривич и И.И Лвввтттов- -- .-.- .( 54) СТАБИЛИЗИРУ 10 ШИЙ КОНВЕРТОР Изобретение относится к областиэлектротехники, в частности к вторичным,источникам питания аппаратуры,Известен преобразователь-стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий задающий генератор на транзисторах, связанный через диод с входнойклеммой и непосредственно со вспомогательным выпрямителем, двухтактныйусилитель мощности с трансформаторнымивходом и выходом на транзисторах, последовательно с базовыми пенями которых включены тиристоры широтио-импульсного модулятора соединенного собмотками входного трансформатора ивыходом силового выпрямителя 11,Его недостатком является большоечисло моточных элементов, препятствуютпее снижению габаритов и веса, а такжесущественные (до 20%) потери мощностив задающем генераторе.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизирующий конвертор, содержаший .задающий генератор, выходы которого подклю чены к базам транзисторов усилителя мощности с трансформатором, выходная обмотка которого соединена через диоды с первой выходной клеммой, а непосредственно -.с эмиттерами.транзисторов мостового выпрямителя и входами широтс но-нмпульсного модулятора, другие входы которого подключены к входным клемМам, 10связанным с нагрузкой, зашунтироваиной конденсатором, а выходы - к базам транзисторов, коллекторы которых через полуобмотки дросселя подключены к второй выходной клемме, а через дЪоды - к 5первой выходной клемме.В известном конверторе обеспечивается высокая частота переключения транзисторов усилителя - мощности, определяемая частотными свойствами транзисторов, а также стабилизация выходного напряжения с помощью широтно-импульсного ключевого регулятора, вклю ченного на его выходе, что позволяет уменьшить весогабаритные характеристи ки реактивных элементов и получить достаточно высокий КПД 21.Недостатком известного устройстваявляется наличие потерь мощности взадаощем генераторе, обусловленныхнеобходимостью получе 1 пы с дифференциального токового формирователя требуемых базовых токов силовых переключающих траНзисторов, 1 то затрудНяетмикроминиатюризацию известного устрой Оства при повышении мощности вторичногоисточника питания,Кроме того, в известном пресбразователе имеются дополнительные потеримощности на фронтах переключения из-за повышенного времени рассасываниябазовых токов вследствие того, что пе-.реключение происходит в те моментывремени, когда кодлекторный ток открыто-.го транзистора усилителя мощности практически равен нулю, и он находится вглубоком насыщении,В известном устройстве для получения нескольких стабильнь 1 х выходных напряжений На выходе каждой вторичой обмотки необходимо использовать ключевые транзисторы, управляемые либо от самостоятельных широтно - импульсных мо дуляторов, либо через согласующие устройства от обцего ШИМ-модулятора, что усложняет его схему,Пель изобретения - уменьшение потерь мощностИ при одновременном упрощении устройства.Указанцая цель достигается тем., что в известный стабилизирующий конвертор содержащий задающий генератор, выходом соединенный со входом счетноготриггера и первым входом широтно-им-.4 О пульсцого модулятора, выход которого соединен с первыми входами двух логичес ких элементов 2 И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами счетного триггера, а выходы - с входами двухтактцого усилителя мощности с45 выходным трансформатором, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр соединена с выводом длч подключе 1 пи нагрузки и вторым входом широтно-импульсного модулятора, введен формирователь тока на переключающих транзисторах, базы которых соединены соответственно с выходами счетного триггера, коллекторы через обмотки дроссе,пя - с положительной клеммой питания, в эммитеры объединены ч соединены через резистор с эмиттерами усили- тельных транзисторов каждого из плеч усилителя мощности и через интегрирующий конденсатор с отрицательной клеммой питания, при этом базы усилительных транзисторов через диоды соединены с соответствующими выходами элементов 2 И-НЕКаждое плечо усилителя л 1 ощности состоит цз выходного и дополнительно выипочаю 1 цего и усилительного транзисторов.На чертеже приведена принципиальная электрическая схема стабилизирующего конвертора,Конвертор содержит задающий гецератор 1, выполненный в виде мультивибратора, соединенный со входом счетного триггера 2 и через оптоэлектронную развязку 3 - со вторым входом широтно- импульсного модулятора 4 выход кото- рого через .другую оптоэлектронную развязку 5 соединен с двумя первыми входами элементов 2 И-НЕ 6 и 7, вторые входы которых соединены с выходами триггера, Выходы элементов 2 И-НЕ со.- единены .через диоды 8 и 9 с оазали усилительных транзисторов 10 и 11, а через резисторы 12 и 13 - с базами выключаюцвх транзисторов 14 и 15, коллекторы которых соединены с базами выходных транзисторов усилителя мощности 16 и 17, нагруженных выходным трансформатором 18, вторичная обмотка которого через выпрямитель 19 и фильтр на дросселе 20 и конденсаторе 21, подклочена к нагрузке 22, напряжение с ко .торой подается на первый вход широтно- импульсного модулятора, Формирователь тока выполнен на переключающих транзисторах 23 и 24, дросселе 25 и подключен к усилителю мощности через резистор 26 и интегрирующий конденсатор 27.Стабилизирующий конвертор работает следующим образом. Импульсный сигнал с мультивибратора 1 поступает на запускающий вход оптоэлектронного преобразователя 3 для запуска широтно-импульсного модулятора 4. Когда на втором входе ШИМ напряжение равно нулю, на его выходе импульсный сигнал отсутствует, и на выходе второго оптоэлектронного преобразователя 5 появляется положительный сигнал, котовый поступает на первые входы элементов 2 И-НЕ 6 и 7. На вторые входы указанных элементов с выходов триггера 2 поочередно поступают симметричные положительные импульсы со скважностью 1 равной двум. Одновременно импульсы с выходов триггера 2, поступая на базы902010 5переключающих транзисторов 23 н 24, обеспечивают поочередное подключение полуобмоток токозадающего дросселя 25, Параметры дросселя выбираются таким образом, что за период включения одной полуобмотки ток в ней изменяется по линейному закону, при этом на выходе формирователя ток меняется по треуголь,а ному закону и заряжает интегрирующий конденсатор 27. Скорость изменения то О ка на выходе формирователя, пропорциональная величине напряжения первичного источника питания и обратно пропорциональная индуктивности дросселя, выбирается такой, чтобы среднее значение тока на 35 выходе формирователя тока было достаточным для полного открывания транзис 1. Стабилизирующий конвертор, сс держаший задающий генератор, выходом соединенный со входом счетного тригге ра и первым входом широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен с первыми входами двух логических элвментов 2 И-НЕ, вторые входы которых сосоединены соответственно с выходами счетного триггера, а выходы - с входами двухтактного усилителя мощности с выходным транзистором, вторичная обторов усилителя мошиости,При наличии голожительного потенциала на обоих входах одного из элементов 2 И-НЕ 6 и 7 на его выходе потенциал становится равным нулю, открывает один из р- -р усилительных транзисторов 10 (11) и закрывает соответствующий ему один из выключающих - р- транзисторов 14 (15). При измененин. состояния триггера 2 соответственно закрывается первый р-и -р транзистор 10 и открывается второй р-и-р транзистор 11 пары,з 0 таким образом, коллекторный ток этих транзисторов поочередно поступает в базы выходных п-р-и транзисторов 16 (17) усилителя мощности, поочередно юс открывая. Диоды 8 и 9 обеспечивают фик 35 сацию потенциала базы р-и-р транзистс- ров 10 (11) на требуемом для полного открытия их минимально допустимом уровне, а резистор 26 ограничивает величину их коллекторного тока.40Имульсное переменное напряжение возникающее на вторичной обмотке трансформатора 18 усилителя мощности, выпрямляется мостовым выпрямителем на диодах 19 и сглаживается с помошью индуктив 45 но-емкостного фипьтра 20 и .21.При появлении на нагрузке 22 постоянного напряжения на выходе широтно-импульсного модулятора 4 появпяются импуль сы, длительность которых уменьшается с50 увеличением напряжения на его входе . Соответственно уменьшается дпительность включаюших импульсов, поступающих на базы транзистора 16 и 17 усилителя мошности. Когда напряжение на нагрузке 22 достигает требуемого значения, процесс устанавливается, среднее значение выпрямителя тока становится равным току нагрузки,6Формирование прямоугольных импульсов базового тока транзисторов 16 и 17усилителя мошности происходит при ми,нимальных значениях действующих на нихнапряжений и минимальных потерях мошности, затрачиваемой на "раскачку" тронзисторов усилителя мощности, а включение параллельно базовым переходам транзисторов 14 и 15 обеспечивает быст.рое рассасывание базового заряда при выключении транзисторов усилителя мошности, что уменьшает потери мощности.Введение оптоэлектронных преобразователей для передачи импульсов из первичной цепи во вторичную к ИИМ и нао 4борот позволяет упростить схему управления конвертора. При этом сохраняютсяточностные характеристики устройства засчет обеспечения возможности непосредственного сравнения в ШИМ выходногонапряжения с эталонным,1Расчетные соотношения и сравнительные испытания образцов и предложенного конвертора показывают, что потеримощности в базовой цепи транзисторовусилителя мощности для предложенногоконвертора определяются величиной базового тока и остаточного напряженияна открытых переходах последовательновключенных транзисторов и ограничитель.ном резисторе 26, в то время как дляустройства-прототкта они зависят от величины напряжения первичного источникапитания, кроме того, уменьшается времяпереключения транзисторов усилителямощности,Уменьшение мошности, рассеиваемой на элементах схемы преобразователя, позволяет осушествить изготовление маломощных вторичных источников питания в малогабаритном гибридно-пленочном исполнении. формула из обре т енияСоставитель Л. СтрелкиТехред М. Пекарь Е. Рошко едакт олов Заказ 2383/58 тираж 907 ВНИИПИ Государственного комитета ССпо делам изобретений и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская на одписн д. 4 филиал ППП "Патент", г. Ужгород., ул. Проектная, 4 7 902010 8мотка которого через выпрямитель и ния, при этом базы усилительных транфильтр соединена с выводом для подклю зисторов через диоды, а базы выключаю-; чения нагрузки и вторым входом широтно" щих транзисторов через резисторы соедиимпульсного модулятора, о т л и ч а ю- нены с соответствующими выходами элещ и й с я тем, что, с целью уменьшен.ментов 2 И-НЕ.ния потерь мощности, в него введен фор. Конвертор по п, 1, о т л и ч а нзмирователь тока на переключающих тран- щ и й с я тем, что в нем каждое плечо зисторах, базы которых соединены соот- усилителя мощности состоит из выходноветственно с выходами счетного триггер- го и дополнительно выключающего и сичающего и усира, коллекторы через обмотки, дросселя - 1 О ливающего транзисторов,с положительной клеммой питания, а сточники ин о .ации,эмиттеры объединены и соединены через принятые во внимание при экспертизе резистор с эмиттерами усилительных 1. Авторское свидетельство СССР транзисторов каждого из плеч усилителя519692, кл. 3 051/64, 1978. мощности и через интегрирующий кон 2. Авторское свидетельство СССР денсатор с отрицательной клеммой пита-788093, кл.и Я 051/64, 1979.