Стабилизированный преобразователь напряжения постоянного тока

(5 БРЕТЕНИЯ ПИСАНИ автаюснамю СВЮЩвытвю 2 И. П 8. 8)идетельство СССР 7/52, 02.04,72. тельство СССР 1/64, 06. 12.76.(54) (5.7) СТАБИЛИЗИРОВАННЬЗЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА,содержащий подключенный к входнымвыводам усилитель мощности, выполненный на двух транзисторах и силовом выходном трансформаторе, вторичная обмотка которого через выпрямитель с фильтром подключена к выходным выводам, усилитель сигнала обратной связи, входом подключенный квыходным выводам, а выходом - куправляющему входу регулирующегоэлемента, управляющие транзисторы,каждый иэ которых эмиттером соединеис базой соответствующего транзистораусилителя мощности, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, сцельюрасшнрения функциональных возможностейпутем обеспечения гальваническойразвязки входного и выходногонапряжений .и повышения надежностипри коротком замыкании нагрузки коллв,ГОСУДАРСТВЕННЬ 1 Й НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРАЙ(56) 1. Авторское свВ 413589, кл. Н 02 М2, Авторское свидВ 771640, кл. 6 05 Р путем обеспечения. автоматическоговыключения преобразователя, усилитель сигнала обратной связи выполненв виде маломощного генератора прямоугольного напряжения на двух транзисторных ключах, подключенных коллекторами к первичной обмотке переключающего трансформатора, баэоэмнттерными переходами -. к дополнительным обмоткам силового выходноготрансформатора, а вход усилителя сигнала обратной связи образован средним выводом первичной обмотки переключающего трансформатора и соединенныии змиттерамн транзисторныхключей, выход - выпрямителем сфильтром, подключенным к одной извыходных обмоток переключающеготрансформатора, базо-змиттерные переходы управляющих транзисторовсоединены с соответствующими выходными обмотками переключающего трансформатора, а коллекторы и транзисторы усилителя мощности соединены посхеие с общим коллектором, кроме того введена цепочка пуска, подключен-.ная к коллектору и базе одного изтранзисторов усилителя мощности, арегулирующий элемент выполнен в видекемпенсационного стабилизаторанапряжения, подключенного входом квходным выводам, выходом - к екторам управляющих транзисторо. 1 11591Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания.Известен преобразователь напряжения, например транзисторный инвертор, 5 в котором осуществляется регулирование выходного переменного прямоугольного напряжения по амплитудному значению, содержащий задающий генератор, двухтактный выходной усилитель и 1 О промежуточный усилитель, в цепь питания которого включен линейный регулятор напряжения. Регулирование выходного напряжения в таком устройстве осуществляется за счет изме кения тока беэ транзисторов выходного усилителя, в результате чего избыточное входное напряжение гасится на этих транзисторах 11.20Недостатком такого инвертора является возникновение "аварийного режима работы (перегрузка силовых элеменгов инвертора) в случае короткого замыкания нагрузки. Кроме того, в инверторе имеет место асимметрия фюрмы выходного напряжения по амплитуде, определяемая разбросом по усилению параметров транзисторов выходного и промежуточного усилителей.Наиболее близким к изобретению;по, техническому решению является стабилизированный преобразователь напря- . жения постоянного тока, содержащий подключенный к входным выводам усилитель мощности, выполненный на. двух 35 транзисторах и силовом выходном транс Форматоре, вторичная обмотка которого через выпрямитель с Фильтром подключена к выходным выводам, усилитель сигнала обратной связи, входом под" 40 ключенный к выходным выводам, а вы" ходом- к управляющему входу регулирующего элемента, управляющие транзисторы, каждый из которых эмиттером соединен с базой соответствующего ф 5 транзистора усилителя мощности 23.Недостаток известного устройства- гальваническая связь между входом и выходом преобразователя, поэтому такой преобразователь в случае зазем ления одного из полюСов источника литания не может быть использован для питания нагрузки, которая не допускает заземления илн у которой .заземлен другой полюс напряжения. 55 Кроме того в преобразователе не обес. печнвается защита силовых элементов при коротком замыкании нагрузки. 34 2Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей путем обеспечения гальванической развязки входного и выходного напряжения и повышение надежности путем обеспечения автоматического выключения преобразо" вателя в случае короткого замыкания нагрузки. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном преобразователе напряжения постоянного тока, содержащем подключенный к входным выводам усилитель мощности, выполненный на двух транзисторах и силовом выходном трансформаторе, вторичная обмотка которого через выпрямитель с. Фильтром подключена к выходным выводам, усилитель сигнала обратной связи, входом подключенный к выходным выводам, а выходом - к управляющему входу регулирующего зле. мента, управляющие транзисторы, каждый из которых эмиттером соединен с базой соответствующего транзистора усилителя мощности, усилитель сигнала обратной связи выполнен в виде маломощного генератора прямоугольног напряжения на двух транзисторных ключах, подключенных коллекторами к первичной обмотке переключающего трансформатора, базо-эмнттерными переходами - к дополнительным обмоткам силового выходного трансформато" ра, а выход усилителя обратной связи образован среднию выводом первичной обмотки переключающего трансформатора и соединенными эмиттерами .транзисторных ключей, выход- выпрямителем с Фильтром, подключенным к одной из выходных обмоток. переключающего трансформатора, баэо-эмиттерные переходы управляющих транзисторов соединены с соответствующими выходными обмотками переключающего трансформатора, а коллекторы и транзисторы усилителя мощности соединены по схеме с общим коллектором, кроме того, введена цепочка пуска, подключенная к коллектору и базе одного из транзисторов усилителя мощности, а регулирующий элемент выполнен в виде компенсационного стабилизатора напряжения, подключенного входом к входным выводам, выходом - к коллекторам управляющих транзисторов.На чертеже приведена схема стабилизированного преобразователя напряжения постоянного тока.3 115934 4Преобразователь содержит Усили- разователя подсоединены силовой входтельмощности с транзисторами 2 и регулирующего элемента 2, а также3 и выходным силовым трансформатором вход усилителямощности, причем4, выпрямитель 5 .с фильтром, выход- коллекторы транзисторов 2 и 3 и реные выводы 6 преобразователя, усили гулирующего транзистора 13 подключетель 7 сигнала обратной связи с ны к положительному. входному выводутранзисторными ключами 8 и 9, пере- . Стабилизированный преобразователь ключающим трансформатором 10 и выпря- работает следующим образом.мителем 1 с фильтром, регулирующий Пуск преобразователя осуществляэлемент 2, предстазляющий собой 0 ется при кратковременном замыканиикомпенсационный стабилизатор напряже- нормально разомкнутого контакта выклюния с регулирующим транзистором 13, чателя 18 цепочки 6 запуска, Приуправляющие транзисторы 4 и 15, этом на базу транзистора 2 поступаетцепочку 16, запуска состоящую из через резистор 17 отпирающее напряже"ние, транзистор 2 приоткрывается, нпоследовательно соединенных резистора 15 ние транэи18 вхо ные выво ы 117 и замыкающего контакта выключателя в первичной полуобной полуо мотке трансформа 8, входные выводы 19 преобразовате- , тора 4 начинает протекать ток, в ля.результате чего образуется напряжеУсилитель 1 мощности образован ние на вторичной обмотке трансформа- транзисторами 2 и 3, соединенными20 тора 4 н, следовательно, на конден. коллекторами, эмиттеры которых подклю саторе выпрямителя 5. Этонапряжение чены соответственно к началу и концу поступает на средний вывод переклвпервичной обмотки трансформатора 4. чающего трансформатора 10 и змиттеры . Выходная обмотка трансформатора 4 транзисторных ключей 8 н 9 усилитеподключена через выпрямитель 5 к вы- лЯ 7. ПосколькУ базы тРанзистоРных25ходным выводам 6, К выходным. выводам ключей 8 и 9 подключены соответствен.6 подключен вход усилителя 7, Коллек- но к началу и концу оботки транс- торы транзисторных ключей 8 и 9 уси- форматора 4, то транзистор 9 открылителя 7 подключены к началу и концу вается атранзистор 8 запирается, первичной обмотки переключающего З 0 и на обмотках переключающего транс- трансформатора 10. Базы транзистор- форматора 10 формйруется положиных ключей 8 и 9 подключены к началу , тельная полуволна прямоугольного и концу обмотки трансформатора 4, а напряжения. В результате на базы средний отвод этой обмотки соединен транзисторов 4 и 15 поступает нас эмиттерами этих транзисторов, Средпряжение с полярностью, открывающей ний отвод первичной обмотки транс- Управляющий транзистор 4 и закрыформатора 10 и объединенные эмиттеры вающей управляющий транзистор 5. транзисторных ключей 8 и 9 образуют Поскольку в момент запуска напряже- вход усилителя 7. Выходная обмотка ние на управляющем входе регулирую- переключающего трансформатора 10 под щего элемента отсутствует, то регуключена через выпрямитель 1 к управ- лирующий транзистор 3 открыт и на ляюцему входу регулирующего элемента базУ транзистора 2 через транзисторы 12. Эмиттер регулирующего транзистора . 13 и 4 поступает отпирающее напря регулирующего элемента 12 подклю- жение. В момент. насыщения первичной чен к коллекторам двух унравляюп(их 45 обмотки переключающего трансформатранэисторов 14 и 15. Эмиттеры управ- тора О происходит изменение полярляющих транзисторов 14 и 5 подключе- ности напряжения на его обмотках. ны к базам транзисторов 2 н 3 соот- В результате управляющий транзистор ветственио. Вазы и эмиттеры управля- .14 закрывается а управляющий травющих транзисторов 1.4 и 115 подключены 50 .зистор 15 открывается, что приводит к обмоткам переключающего трансфор-к открыванию транзистора 3.и закрыматора 10, причем одна из обмоток ванне транзистора 2, и на обмотках подключена началом к базе транзис- трансформатора 4 напряжение изменяет тора 4, а вторая обмотка - началом свою полярность в результате чего к эмиттеру управляющего транзистора Я происходит закрывание транзисторного 15. Цепочка 6 запуска подключена.к ключа 9, открывание транзисторногоколлектору и базе транзистора 2. Йа- "ключа 8, а на обмотках трансформа раллельно входным выходам 19 преобгоров 4 и О формируется отрицательная полуволна переменного прямоуголь"ного напряжения. Процессы формирования полуволн напряжения происходятлавинообразно, поэтому на обмоткахтрансформаторов 4 и 10 формируетсяпрямоугольное переменное напряжениес хорошим фронтом. Переменное напря"жение выходной обмотки трансформатора 4 выпрямляется выпрямителем 5 ипоступает на выводы 6 подключениянагрузки. При уменьшении нагрузкиили увеличении напряжения на входныхвыводах 19 возрастает напряжение навходе усилителя 7 - увеличиваетсянапряжение на обмотках переключающего трансформатора 10. Увеличениенапряжения на выходной обмотке пере"ключающего трансформатора 10 приводит к увеличению напряжения на выходе выпрямителя 11, следовательно, ина управляющем входе регулирующегоэлемента 12. В результате регулирующий транзистор 13 подэакрывается,и на базы транзисторов 2 и 3 черезуправляющие. транзисторы 14 и 15поступает напряжение меньшее, чемнапряжение источника питания. Поскольку транзисторы 2 и 3 усилителямощностивключены по схеме с общимколлектором (по схеме эмиттерногоповторителя), то на первичной обмотке трансформатора 4 напряжение соответственно уменьшается, что приводитк уменьшению напряжения на выходныхвыводах 6 преобразователя. Таким образом, по цепи обратной связи осуществляется стабилизация выходногонапряжения при изменении нагрузки ивходного напряжения,При коротком замыкании нагрузкипропадает напряжение питания генератора прямоугольного напряжения - усилителя 7, в результате управляющиетранзисторы 14 и 5 закрываются,следовательно, закрываются транзисторы 2 и 3 - происходит срыв автоколебательного процесса формирования переменного. напряжения на обмотках 16 трансформаторов 4 и 10- преобразователь выключается, обеспечивая самозащиту от короткого замыкания на еговыходе. Резисторы и диоды, подключенные к базам транзисторов 2 и 3, обоз наченные на чертеже пунктиром, обес"печивают надежную работу преобразователя в условиях высокой температурыокружающей среды (50 С и выше),Таким образом, выполнение усили теля сигнала обратной связи на переключающем трансформаторе позволяетиспользовать в качестве регулирующегоэлемента маломощный компенсационныйстабилизатор напряжения для управле- О иия транзисторами усилителя мощности,включенными по схеме с общим коллектором, а также обеспечивает гальваническую развязку входного и выходного напряжения и одновременно самозаЗ 11 щиту преобразователя от короткогозамыкания нагрузки. Одновременно сэтим силовой трансформатор преобразо- вателя, в отличие от прототипа, ра. ботает без насыщения сердечника, что 3значительно уменьшает потери мощностипреобразователя и, кроме того, позволяет увеличить частоту преобразования ориентировочно с 600- 800 Гц до16-20 кГЦ.1159134 исно аз 3605/54 . Тираж 646 ПоВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,Филиал ППП "Патент" гУжгород, ул. Проектная Составитель Е. Финогеновор Л. Веселовская ТехредЛ.Мартящова Корректор М.Демч