Однотактный регулируемый преобразователь

нн 936283 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсннкСоциалистическихРеслублик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 080880 (21) 2971719/24-07с присоединением заявки Чо(23) ПриоритетОпубликовано 150682. Бюллетень йо 22Дата опубликования описания 150682 Р 11 М Кл з Н 02 М 3/335 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения С.Д. Рудык и В.Е. Турчанинов Винницкий завод радиотехнической аппаратуры(54) ОДНОТАКТНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в источниках питания различной радиоэлектронной .аппаратуры.Известны однотактные преобразователи, содержащие силовой транзисторный ключ, нагрузкой которого является трансформатор с дополнительной обмоткой возврата, выпрямитель, фильтр выходного напряжения и схему управления (1 .Недостатками этих преобразователей являются пониженные КПД и удельная мощность из-эа значительного времени переключения выпрямительных диодов и времени .рассасывания силовых транзисторов, ухудшающих усповия размагничивания силового трансформатора и уменьшающих максимально возможный коэффициент заполнения импульсов. Наиболее действенным средством улучшения удельных показателей регулируемых преобразователей является повышение частоты преобразования. Однако с повышением частоты, основными факторами определяющими выбор частоты преобразования является время рассасывания регулирующего (силового) транзистора, а также вре- мя переключения диодов выпрямителя. Кроме того, в случае, когда выход преобразователя постоянного напряжения подключен к нелинейной нагрузке, обладающей конечным временем переключения, например, диодно-индуктивно-емкостной фильтр либо база-эмиттерный переход транзистора, ограничения на выбор частоты вносят динамические потери в нелинейной нагрузке, увеличивающиеся с повышением частоты. Для сохранения высоких значений КПД преобразователя при высоких частотах преобразования возникает необходимость снижения этих потерь.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и схемному решению является однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой транзистор, управляющий электрод которого подключен к формирователю управляющего сигнала, один из силовых электродов подключен к одному из концов первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель подсоединена к выходным выводам, при этом второй его сиЛовой электрод подключен к одному из входных выводов и к силовому электродумаломощного транзисторного ключа,второй силовой электрод которого соединен содним из концов обмотки возврата, причем другие концы упомянутыхобмоток подключены ко второму входному выводу, связанному с упомянутым первьм входным выводом черезконденсатор (2) .Недостатками данного однотактного преобразователя постоянного напряжения являются поииженные КПД и рудельная мощность, обусловленныезначительным временем переключениявыпрямительного диода преобразователя, ухудшающим условия размагничивания трансформатора и уменьшающиммаксимально возможный коэффициентзаполнения импульсов, большее времярассасывания силового транзисторногоключа, накладывающее ограничениена повышение рабочей частоты преобразователя.Цель изобретения - повышение КПДи удельной мощности однотактногорегулируемого преобразователя путемуменьшения времени переключения выпрямительного диода преобразователя 25и форсирования процессов рассасывания в силовом транзисторном ключе,улучшения условий размагничиваниятрансформатора и увеличения максимально возможного коэффициента заполнения, повышения частоты преобразователя.Поставленная цель достигаетсятем, что в однотактном регулируемомпреобразователе, управляющий электрод силового транзистора связан содноименным электродом маломощноготранзистора через введенный второйформирователь сигнала, причем сило-,вой переход маломощного транзистора 40зашунтирован обратным диодом,На фиг.1 изображена схема электрическая принципиальная однотактногорегулируемого преобразователя; нафиг, 2 - временные диаграммы.Устройство содержит формировательуправляющего сигнала 1, управляющийсиловым транзисторным ключом 2,трансформатор с первичной обмоткой3, которая является нагрузкой силового транзисторного ключа 2, вторичной обмоткой 4, соединенной с вынрямительным диодом 5 и подключенной квыходным выводам преобразователя,маломощный транзисторный ключ б,нагрузкой которого является обмоткавозврата 7 трансформатора дополнительный формирователь 8, вход которого соединен с выходом формирователя 1, а выход соединен с базой маломощного транзисторного ключа б,силовая цепь которого зашунтированаобратным диодом 9. Разноименные концы обмоток 3 и 7 соединены с другимполюсом источника питания напряже нием ИП. Между полюсами источникапитания включен конденсатор 10.На фиг.2 представлены временныедиаграммы работы преобразователя,на которых обозначено: П - напряжение на выходе формирователя управляющего сигнала 1; 0 - напряжениемежду коллектором и эмиттером силового транзисторного ключа 2 (дляслучая равенства витков в обмотках3 и 7); 8 - напряжение на выходедополнительного формирователя 8,ток коллектора силового транэйсторного ключа 2; О- напряжениемежду коллектором и эмиттером маломощного транзисторного ключа б;1 - ток, протекающий через коллектор маломощного транзисторного ключа б;1) - ток, протекающий черездополнительный диод.Устройство работает следующимобразом.Силовой транзисторный ключ 2 обеспечивает преобразование постоянноговходного напряжения источника питания ИП в импульсное, которое черезвыпрямительный диод 5 подается внагрузку. Формирователь управляющего сигнала 1 осуществляет широтнуюмодуляцию последовательности импульсов управления Т . В.момент формирования формирователем управляющегосигнала 1 открывающего импульса длясилового транзисторного ключа 2 (интервал у на фиг.2) открываетсядиод 5 и энергия передается в нагрузку. После окончания импульса 1 у дополнительный формирователь 8 формирует отпирающий импульс для маломощного транзисторного ключа б длительностью. При этом коллекторныйток силового транзисторного ключа 2резко возрастает, сокращаядлительность процесса рассасывания в нем,а к выпрямительному диоду 5 прикладывается отрицательное запирающеенапряжение, форсирующее процесс еговыключения. После окончания импульса 1 , формируемого формирователем8 маломощный транзисторный ключ бзакрывается и на обмотке 7 трансформатора возникает ЭДС самоиндукции,приводящая к отпиранию диода 9 иокончательное размагничивание силового трансформатора идет на источникпитающего напряжения ИП через обмотку 7 и диод 9. Введение диода 9дает возможность ограничить выброснапряжения на силовом транзисторномключе 2, возникающий за счет индуктивности рассеяния трансформатора.Длительность импульса у, Формируемого формирователем 8 выбираетсяиз условия 1 у ) (1 рд 2 + перекл 5) югде 1 рас.х - время рассасывания силового транзисторного ключа 2 перекл.5время переключения выпрямительйогодиода преобразователя 5.,Конденсатор 10 служит для создания пути току размагничивания трансформатора при отключении однотактного регулируемого преобразователяот источника питающего напряжения.,Тем самым предотвращаются броскиколлекторного тока силового транзисторного ключа в момент подключенияпреобразователя к источнику питающего напряжения и повышается надежность однотактного регулируемогопреобразователя,В известном преобразователе открывание маломощного транзисторногоключа возможно только после окончания процессов рассасывания в силовомтранзисторном ключе и переключениявыпрямительного диода преобразователя, так как маломощный транзисторный ключ открывается напряжениемза счет ЭДС самоиндукции, возникающим только после окончания перечис.ленных процессов в преобразователе.Это накладывает ограничения на выбор максимального коэффициента заполнения импульсов на выходе формирователя управляющего сигнала, атакже на выбор частоты преобразования в однотактном регулируемом преобразователе.В предлагаемом преобразователевведение дополнительного формирователя, управляющего маломощным транзисторным ключом, позволяет увеличить максимальный коэффициент эа"полнения импульсов на выходе формирователя управляющего сигнала и повысить частоту преобразования однотактного регулируемого преобразователя за счет сокращения временирассасывания в силовом транзисторном ключе и времени переключения выпрямительного диода преобразователя.Формула изобретения Однотактный регулируемый преобразователь, содержащий силовой транзистор, управляющий электрод которого подключен к формирователю управляющего сигнала, один из силовыхэлектродов подключен к одному из кон 10 цов первичной обмотки выходноготрансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель подсоединенак выходным выводам, при этом второйего силовой электрод подключен к од 15 ному из входных выводов и к силовомуэлектроду маломощного транзисторногоключа, второй силовой электрод которого соединен с одним из концов обмотки возврата, причем другие концы0 упомянутых обмоток подключены ко второму входному выводу, связанному супомянутым первым входным выводомчерез конденсатор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения КПД и удельной мощности преобразователя, управляющий электродсилового транзистора связан с одноименным электродом маломощного транзистора через введенный второй фор 30 мирователь сигнала, причем силовойпереход маломощного транзисторазашунтирован обратным диодом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Моин В,С. и Лаптев И.И. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., фЭнергия, 1972,с. 193.2. Авторское свидетельство СССРУ 639105, кл. Н 02 М 3/335, 1978.40акаэ 424 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 721 ВНИИПИ Государственного комит по делам иэобретений и откр 035, Москва, Ж, Раушская на