Стабилизированный однотактный преобразователь

тетлтте ЯС ( гтвзт.о т; ь ско го тт с"ттг т ,т ант по 1 т "лВ л И. о.тто в т.т.т 8) 1/56о 8 о Конева, с. 27, рис, 2,етель ик точнт:;и т сяспитан:;тя Рб,. тЭ .л л таис, 1,,т тц 8 л;-лСллл л тлАТР,11слт ение отможет бтлт г.=.О р Ил т т.т : СТАБ 1БРАЗОЗ Изобрике и ттотг л лл св к использо- .;, -, л ь . тк о в(56) Авторское свидУ 883883, кл. С 05ЗТвА.ттПод ред. 1 т 1. И,Сов,радио, 1980, т 1,льЫг Отсел., 1 лттлтв нае Истемы втори итого з.; ктро1 т 1., ИЩт 1 гП 1983, с,71,.- ,-.; снт;-. - повышениетто; об лт.зовет.,ля пугем но. . с с ол, тнвссти и обеспез,.;тлта л Устр-во сОган т ст в ,Т) 1 вытллз го. т (Тто) 2 1,гто-. с 1; лт;.лттлллНлт СВ 19 л От лСтОЧНГ Га:." . Изменение;троводимости Т 6ттт с "-и" то" -гничнвания Тр 9тт":стттв скважность импульсовя статбнлизируется вьтаттяжеье,. Б устр-во введеньпол 1;"н ;.=-: - тая 1 б, огка 2 с тр 9, транзис.с,л 14 и 16, Формрующие плавнуюпу-к-т:.з ,арактер.стцку и исключаюттс".: .тгз:тлгуьсы вктпочения Т 1,обр.зуттг;тесн в некоторых режимах рабо гы.-; " ф-лт, Ч тт,12822 82 2форматера 9, начало которой подключено к общему полюсу источника питания. Коллектор транзистора 16 соединен с входом усилителя 21 и с катоИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника вторичного,электропитания различных устройств автоматики, электроники и вычислительной техники.Цель изобретения - повышение надежности в работе путем повышения помехоустойчивости и обеспечения плавного запуска,10 дом диода, которым в этом вариантеявляется выходной диод 23, анод которого подключен к началу выходной обмотки 24 модулирующего трансформатора 9, концом соединенной с началомобмотки 22 того же трансформатора.Катод диода 25 (Фиг,2) подключенк коллектору первого дополнительноготранзистора 16, а анод соединен сначалом дополнительной выходной обмотки 26 трансформатора 9, концомподключенной к общему полюсу источника питания. Анод диода 15 соединенс катодом выходного диода 27 и концомвыходной обмотки 28 трансформатора9, а катод - с входом усилителя 21импульсов. Начало обмотки 28 подключено к общему полюсу источника питания.На Фиг,З изображены эпюры:ток коллектора транзистора 12, 1.д- ток через диод 7, Н , выходное напряжение усилителя 21, П - напряжение на базе силового транзистора 1условно показано прямоугольной формы),Однотактный преобразователь напряжения работает следующим образом.В установившемся режиме работы дополнительный транзистор 14 закрыт и не влияет на работу схемы. Аналогично закрыты диоды 17 и 19, по резистору 20 ток не протекает и конденсатор 18 заряжен примерно до напряжения ЕРассмотрим режим непрерывных токов магнитного сердечника модулирующего трансформатора 9, так как только при его наличии реализуется линейная модуляционная характеристика модулятора, которая требуется для обеспечения требуемых запасов устойчивости системы стабилизации выходного напряжения однотактного преобразователя. В установившемся режиме работы на базу силового транзистора 1 с выхода усилителя 21 импульсов поступает последовательность импульсов, которой в соответствии с характеристиками схемы 5 сравнения соответствует определенное выходное напряжение Н . СхемаН5 сравнения вырабатывает определенный сигнал рассогласования, благодаря которому управляющий транзистор На фиг,1 и 2 приведены схемы двух вариантов однотактного преобразователя напряжения; на фиг,З - временные диаграммы его работы.15Однотактный преобразователь содержит силовой транзистор 1, в коллектор которого включена первичная обмотка силового трансформатора 2, вторичная его обмотка через выпрямитель 3 и Фильтр 20 4 подключена к нагрузке Нн и схеме 5 сравнения. Выход схемы 5 сравнения соединен с базой и эмиттером управляющего транзистора 6, к коллектору которого подключен управляющий диод 25 7, а к эмиттеру - управляющая обмотка 8 модулирующего трансформатора 9, Первичная обмотка 10 этого трансформатора соединена началом через ограничивающий резистор 11 с потенциаль ным полюсом источника питания +Е, а концом через коллекторно-эмиттгрный переход модулирующего транзистора 12 - с его общим полюсом. База транзистора 12 подключена к прямому выходу Езадающего генератора 13, Эмиттер первого дополнительного транзистора 14 соединен с общим полюсом источника питания, его коллектор - с катодом дополнительного диода 15. Эмиттер второго дополнительного транзистора 16 соединен с общим полюсом источника питания, а его база - с инверсным выходом задающего генератора 13. База транзистора 14 подключена 45 к катоду первого разрядного диода 17 и через конденсатор 18 конденсаторнорезистивной цепи - к точке соединения анода второго разрядного диода 19 и резистора 20, другой конец которого 50 и катод диода 19 подключены к потенциальному полюсу источника питания +Е,1. База силового транзистора 1 соединена с выходом усилителя 21 импульсов, а эмиттер - с общим полюсом уси лителя 21 и источника питания.Анод дополнительного диода 15 (фиг.1) соединен с концом дополнительной выходной обмотки 22 транс12822 раГг ает ц ццейцом режиме и эквивалецтец актицгу гезистору.При включении мопулирующего транзистора 12 сигналм синхронизации Езг в коллекторцой гамтке 10 трансформа тора 9 цакацц. в ,ается ток, амплитуда импульса которого (коллекторного тока) определяется величиной Е и ицдуктивцостью обмотки 10. После окончания импульса Е,. транзистор 12 за пирается, его коллекторный ток прекращается и в силу непрерывности магнитного потока накопленное значениетока открывает управляющий диод 7(из-за смецы полярности напрякенияца обмотке 8). Оно прикладываетсяк работающему в линейном режиме управляющему транзистору 6. Для режиманепрерывных токов трансформатора 9время полного разряда индуктивностиобмотки 8 всегда больше чем длитель 15 20 ность паузы между импульсами синхронизации Р, , поэтому к концу паузы магнитное поле сердечника трансформатора 9 це исчезает. Следующее включение транзистора 12 импульсом Езга следовательно, и нарастание его колпекторцого тока произойдет не с На входе усилителя 21 импульсов имеется напряжение, функционально зависящее от тока обмотки 10 (как 55 напряжение на линейной индуктивности в последовательной активно-индуктивной цепи), а именно имеющее вид: показанный на эпюре У временных дианулевого значения, а с величины остаточного тока обмотки 8, Это пока- ЗО зацо ца временных диаграммах фиг.З на эпюрах ц д где величина 1соответствует начальному току ко.цлектора транзистора 12, а 1 дк - остаточному току обмотки 8 трацсфор матора 9.В зависимости от степени открытия управляющего транзистора 6 изменяется и значение тока 1 , а следова-, тельно, и 1, , что приведет к верти кальному перемещению линии наклона разрядного тока вторичной обмотки д , (ца интервале времени Т - см. Фиг.З). Будет перемещаться и линия наклона тока коллектора д (накг45 интервале г., - см,фиг.З). Изменениями величины сигнала рассогласования схемы 5 сравнения можно регулировать это перемещение, что показано пунктирными линиями на временных диаграм мах Фиг,З. 82 4грамм фиг.З. Причем увеличению д ,илц, что равносильно ., соответстгует уменьшение амплитуды импульсаВыбором соответствующей величицы порогового напряжения Ур (эпюраПфиг.З) можно получить на выходеусилителя 21 широтно-модулированнуюпоследовательность импульсов, которая управляет работой силового транзистора 1 и показана на эпюре Пвременных диаграмм фиг.З (условно напряжение показано в прямоугольномвиде). Как видно, длительность открытого состояния силового транзистора1 составляет е, (фиг,3) и в зависимости от величины выходного сигналаможет меняться отдо нуля. Следовательно, изменения тока д 1 (эпюраФиг.3) приводят к изменениямл 1 (эпюра , фиг.З) тока коллектокра транзистора 12, что влечет за собой изменения ьП (эпюра П , Фиг.З)выходного напряжения усилителя 21,а также время дС широтно-модулированной последовательности импульсов(эпюра У ,фиг. 3),Схема, изображенная на фиг,2, работает аналогично, только эпюра напряжения П , (Фиг. 3) имеет другую(отрицательную) полярность.В режиме пуска управляющий транзистор 6 заперт. Амплитуда импульсовП ,максимальная, следовательно,- (временные диаграммы фиг.З). Йодулятор работает с максимальнойскважностью до тех пор, пока на выходе схемы 5 сравнения не появитсянапряжение, приоткрывающее управляющий транзистор 6. В этом режиме работающий с максимальной скважностьюоднотактный преобразователь стремится как можно быстрее зарядить конденсаторы выходного фильтра 4, а этоприводит к возникновению больших пусковых токов преобразователя, а значит,и силового транзистора 1.В схеме фиг. 1 в режиме пуска привключении первичного напряжения Епроисходит заряд конденсатора 18 через резистор 20. Появляется базовыйток дополнительного транзистора 14,который, открываясь, замыкает черездиод 15 обмотку 22 (или 28 для схемы фиг.2) модулирующего трансформатора 9. Время замкнутого состоянияее и закон установления запираниятранзистора 14 зависит от параметроврезистора 20, конденсатора 18 и коэф 1282282фициецта усиления транзистора 14. Этим транзистором имитируется замыкание управляющего транзистора 6 пока он находится в запертом состоянии. Подбором параметров РС-цепи (20 и 18) можно выбрать такой режим изменения скважности в момент пуска преобразователя, что пусковые токи будут приведены к заданной норме. Таким образом, схема устраняет значительные пусковые токи одцотактного преобразователя. При случайном или преднамеренном кратковременном пропадании первичного напряжения Гдля быстрого разряда конденсатора 18 служит цепь из разрядных диодов 17 и 19, разряжающих конденсатор 18 на источник питания с нулевым напряжением (или достаточно малым), Этим достигается воспроизводимость заданной пусковой характеристики преобразователя при отключениях первичного питания на любую длительность, даже очень малую.В некоторых режимах работы, например, при коммутации тока нагрузки, ко лебаниях питающего напряжения и т.п., управляющий транзистор 6 может быть полностью заперт. При этом дополнительный транзистор 14 тоже закрыт., так как процессы установления питания закончились. Индуктивность обмотки 8 трансформатора 9 разряжается ца очень большое активное сопротивление запертого транзистора 6. Время ра.эряда индуктивности обмотки 8 ставится малым, существенно меньшим чем время Т . Амплитуда импульса напряжения на обмотке 8 значительно увеличивается. Образуется высокодобротный колебательный контур, обусловленный индук тивностью намагничивания модулирующего трансформатора и емкостями запертых полупроводниковых приборов, монтажа и т.п. Возникает паразитный колебательный процесс, начинающийся от воздействия импульса большой амплитуды разряда индуктивности обмотки 8. Через 0,5 периода паразитных колебаний (в пределах времени) ца 2 пряжение на обмотке 8 сменит свою полярность, что приведет к появлению на обмотке 24, а следовательно, и на входе усилителя 21 импульса напряжения, который будет по полярности, совпадать с полезным сигналом информации, возникающим во времяЭто приводит к ложному включениюсилового транзистора 1, В зависимостиот параметров параэитного коцебательного коцтура таких ложцых включений силового транзистора 1 можетбыть несколько. Для исключения этого явления в схеме преобразователяимеется дополнительный транзистор16, управляемый инверсным импульсамисинхронизации Е, генератора 13. Управление происходит так, что открытымсостоянием транзистора 16 замыкаетсяили вход усилителя 21 (для схемыФиг,1), или шунтирующая обмотка 26(для схемы фиг.2) на время, Этимпаразитцые колебания после 0,5 периода шунтируются и исключаются принципиально из процесса функционирования схемы. Таким образом, шунтированием обмотки модулирующего трансформатора 9 исключаются паразитные колебания и устраняется возможность их влияния на работоспособность однотактного преобразователя.Следовательно, в предлагаемом устройстве однотактного преобразователя достигается формирование пусковой характеристики определенной заданной параметрически формы, достигается быстрое восстановление схемы формирования пуска, а также исключается появление ложных импульсов включения силового транзистора 1. изобретения Ф о р м у л а 1, Стабилизированный однотактный преобразователь, содержащий усилитель импульсов, выходом соединенный с базой силового транзистора, в коллекторную цепь которого включена первичная обмотка силового трансформатора, а вторичная обмотка через выпрямитель и фильтр подключена кацепи нагрузки и входу схемы сравнения, выход которой подключен к входу управляющего транзистора, подключенного через управляющий диод к управляющей обмотке модулирующеготрансформатора, причем первичнаяобмотка модулирующего трансформатораподключена к потенциальному полюсуисточника питания через ограничиваю 5 щий резистор и моцулирующий транзистор,база которого подключена к прямому выходу задающего генератора, а выходная обмотка модулирующего трансформатора через диод подключена к входу усили 1282282те.и импульсов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности н работе путем повышения помехоустойчивости и обеспечения плавного запуска, в него введены дополнительная выходная обмотка модулирующего трансформатора с диодом и два дополнительных транзистора, каждый изкоторых через диод подключен к соответствующей выходной обмотке модулирующего трансформатора, причем база первого из них через последовательную введенную КС-цепь соединена с потенциаль.ым полюсом источника питания, а база второго - с инверсным выходом задающего генератора,2, Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что введены два разрядных диода, один из которых включен параллельно резистору указанной КС-цепи, а другой - параллельно управляющему переходу первого транзистора, причем оба диода включены в направлении, обратном по отношению к управляющему переходу второго транзистора.1282282Составитель И. Войтович Редактор С,Патрушева Техред А.Кравчук Корректор А, Обручар Заказ 7282/55 Тираж бб 1 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб, д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4