Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

,дН 02 М 7/537 фас . .и,. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 27В,Полетае ССР76. 1978,иг.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение надежности стабилизированного преобразователя постоянного напряжения. Сущность изобретения состоитв том, что за счет передачи активнойэнергии, накопленной в сердечникахтрансформаторов 3 и 4 на предварительно разряженные конденсаторы 15 и16, снижены напряжения на регулирующих транзисторах 1 и 2. Это позволяет уменьшить динамические потери иповысить надежность стабилизированного преобразователя постоянного напряжения, 3 ил.1 13Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.Целью изобретения является повышение надежности стабилизированного преобразователя постоянного напряжения. На фиг, 1 представлена электрическая схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы работы стабилизированного преобразователя постоянного напряжения при коэффициенте заполнения управляющих импульсов, равном 0,25; на фиг. 3 - тоже, при коэффициенте заполнения управляющих импульсов, равном 0,5. Стабилизированный преобразователь содержит два регулирующих транзистора 1 и 2, два трансформатора 3 и 4,каждый из которых имеет первичнуюобмотку, снабженную отводом и вторичную обмотку, два выпрямительных 5и 6 и два рекуперационных 7 и 8 диода, Ш.С-фильтр 9-11, вход которого че рез выпрямительные диоды подключен квыводам вторичных обмоток трансформаторов, а выход - к выходным выводам,блок 12 управления, своими входамиподключенный к выходным выводам, а 25647 2На фиг. 2 и 3 цифрами обозначены:17(18) - напряжение коллектор-эмитфтер регулирующего транзистора 1(2);19(20) - ток, протекающий по ветвиколлектор-эмиттер регулирующего транзистора 1(2) - первичная обмоткатрансформатора 3(4); 21(22) - ток,протекающий по ветви рекуперационныйдиод 7(8) - отвод первичной обмоткитрансформатора 4(3); 23(24) - напряжение на катоде дополнительного диода 13(4) относительно его анода;25 - напряжение на первичной обмотке,5 трансформатора Э относительно минусового входного вывода преобразовагеля (напряжение на первом выводе первичной обмотки трансформатора 3 относительно ее отвода; напряжение на20вторичной обмотке трансформатора 3относительно анода диода 01.С-фильтра9-11); 26 - напряжение на первичнойобмотке трансформатора 4 относительно коллектора регулирующего транзис. тора 2 (напряжение на первом выводепервичной обмотки трансформатора 4относительно ее отвода; напряжениена вторичной обмотке трансформатора4 относительно анода ОЬС-фильтра9-11); 27(28) - напряжение на катодеЗ 0 рекуперационного диода 7(8) относительно его анода; 29 - ток черездроссель ЖС-фильтра 9-1, выходами - к управляющим входам регулирУющих транзисторов 1 и 2, два дополнительных диода 13 и 14 и два конденсатора 15 и 16, которые включены параллельно дополнительным диодам, Положительный входной вывод непосредственно подключен к выводу первичной обмотки трансформатора 4 и через анод-катод дополнительного диода 1 Э и коллектор-эмиттер регулирующего транзистораподключен к выводу первичной обмотки трансформатора Э. Другой вывод первичной обмотки трансформатора 3 подключен к минусовому входному выводу, который через катод-анод дополнительного диода 14 и эмиттерколлектор регулирующего транзистора 2 подключен к другому выводу первичной обмотки трансформатора 4. Отвод первичной обмотки трансформатора 3 через катод-анод рекуперационного диода 8 подключен к эмиттеру регулирующего транзистора 2, а отвод первичной обмотки трансформатора 4 черезанод-катод рекуперационного диода 7.подключен к коллектору регулирующего транзистора 1,На фиг, 2 и 3 приняты следующие 35 обозначения: Е - напряжение первичного источника питания Л Е - напряжение формируемое на дополнительныхконденсаторах 15 и 16; и - отношениечисла витков вторичной обмотки к пер внчной трансформаторов Э и 4; иотношение числа витков первичной обмотки от отвода до другого вывода кчислу витков всей первичной обмоткитрансформатора 3 и отношение числа 45 витков первичной обмотки от отводадо одного вывода к числу витков всейпервичной обмотки трансформатора 4;1 - максимальные значения токов намагничивания (токов холостого хода), 50 протекающим по первичным обмоткамтрансформаторов 3(4) в момент включенных регулирующих транзисторов1(2); 1 Т, - минимальное и максимальной значейия токов регулирую щих транзисторов 1 и 2. Стабилизированный преобразовательпостоянного напряжения работает следующим образом, 32Регулирующие транзисторы 1 и работают поочередно и управляются широтно-модулированными импульсами напряжения, формируемыми блоком 12 управления в зависимости от рассогласования выходного и эталонного напряжений, сдвинутыми на половину периода коммутации устройства и длительностью не более 0,5 Т, где Т - период коммутации.В моменты времени й - (фиг. 2) регулирующий транзистор 1 открыт и напряжение питания через дополнительный диод 13 поступает на первичную обмотку трансформатора 3,Во вторичной обмотке трансформатора 3 наводится ЭДС, под действием которой по цепи 5-10-11 и нагрузку протекает ток. В этот же промежуток времени (1 р-С, ) в сердечнике трансформатора 3 накапливается реактивная энергия. В момент времени регулирующий транзистор 1 выключается и на первичной обмотке трансформатора 3 возникает ЭДС самоиндукции, под действием которой открывается рекуперационный диод 8 и по цепи отвод - другой вывод первичной обмотки трансформатора 3-16-8 запасенная в сердечнике трансформатора 3 энергия рекуперируется на конденсатор 16. Это процесс продолжается до момента времени СПри этом конденсатор 16 заряжается до величины вЕ, В момент времени 0,5 Т включается регулирующий.транзистор 2 и напряжение Е+дЕ, образованное первичным источником и конденсатором 16, прикладывается к первичной обмотке трансформатора 4. Под действием этого напряжения во вторичной обмотке трансформатора 4 в промежуток времени 0,5 Т - С 4 наводится ЭДС и по цепи вторичная обмотка трансформатора 4-6-10-11 и нагрузка протекает ток. После окончания разряда конденсатора 16 в момент времени.на первичную обмотку транеформатора 4 поступает напряжение Е через дополнительный диод 14.В момент времени 4, регулирующий транзистор 2 выключается и на первичной обмотке трансформатора 4 возникает ЭДС самоиндукции, под действием которой открывается рекуперационный диод 7 и по цепи отвод - один вывод первичной обмотки трансформатора 4"7-15 в промежуток времени С-ТПри коэффициенте заполнения управляющих импульсов, равном 0,5 (фиг,3)выключение регулирующего транзистора1 будет происходить в момент времени ЗБ включения регулирующего транзистора2, т.е. т -=с,5 Т. В интервалевремени 0,5 Т- или й, -С происходитпроцесс размагйичивания сердечникатрансформатора 3. В интервале време ни 0,5 Т-й или -й происходит заряд и разряд конденсатора 16. Времязаряда и. разряда конденсатора определяется разностью токови д и.При отрицательной разности (например, 45 в момент времени 0,5 Т) этих токовпроисходит рекуперация энергии, накопленной в сердечнике трансформато"ра 3, по цепи отвод - другой выводпервичной обмотки трансформатора 3- 50 16-8 в цепи положительный вывод источника питания - первичная обмоткатрансформатора 4-2-8 - отвод - другойвывод первичной обмотки трансформатора 4 - минусовой вывод источника пи 55 тания. По мере размагничивания трансформатора ток х, и, снижается и придостижении равенства 1. п,= 1 процессзаряда конденсатора 16 заканчиваетсяи начинается процесс его разряда,5 10 15 20 25 30 запасенная энергия в сердечнике трансформатора 4 рекуперируется на конденсатор 5. За это время конденсатор 15 заряжается до напряжения аЕ. В момент времени Т регулирующий транзистор 1 включается и на первичную обмотку трансформатора 3 подается напряжение Е+ДЕ, образованное первичным источником и конденсатором15. Под действием ЭДС, наводимой при этом во вторичной обмотке трансформатора по цепи 5-10-11 и нагрузка - вторичная обмотка трансформатора 3 протекает ток.Конденсатор 15 начинает разряжаться. После его разряда на первичную обмотку трансформатора 3 поступает напряжение Е через дополнительный диод 13.Далее процессы повторяются аналогично описанным выше, В моменты времени выключенных регулирующих транзисторов 1 и 2 Т, - 0,5 Т, С 4 - Т и т.д. постоянство тока на выходе преобразователя обеспечивается за счет энергии, накопленной в дросселе 1 О и конденсаторе 11 0 ЬС-фильтра 9-11. Эта энергия передается в нагрузку по цепи 9-10-11 и нагрузка.При этом размагничивание трансфор.-матора 3 происходит по цепи отвод другой вывод первичной обмотки трансформатора 3-16-8 до момента ВремениПроцесс размагничивания трансформатора 4 происходит аналогично В интервал времени т -г(Т-г;).Длительность процессов рекуперации энергии, накопленной В сердечниках трансформаторов при включенных регулирующих транзисторах, т,е. интервапы вРемени Г -1, С,Ги т,Д. определяются индуктивностью части первичных обмоток трансформаторов, участвующих в процессе размагничивания, и емкостями введенных конденсаторов, а также активными сопротивлениями обмоток и рекуперационных диодов. В эти промежутки времени цепи размагничивания (15 - часть первичной обмотки трансформатора 4-7, 16-8- часть первичной обмотки трансформатора 3) представляют собой последо 25 вательный колебательный контур. Для того, чтобы намагничивающий ток в этой цепи спадал до нуля за ограниченный промежуток времени (не более С -Т), необходимо обеспечить колебательный характер процесса, т.е. обеспечить выполнение неравенстваК ( 21)1.Сгде К - активное сопротивление цепи;С - емкость введенного конденсатора 15(16);1, - индуктивность части первичной обмотки, участвующей в процессе размагничивания.При выполнении вышеуказанного неравенства ток в вышеуказанных цепях будет спадать за промежуток времечиН0,5 ГС,Для того, чтобы ток намагничивания спадал до нуля к моменту очередного включения регулирующих транзисторов с учетом того, что коэффициент заполнения управляющих импульсов меньше равен 0,5 необходимо Обеспечить Д0,5 Т, т,Р. Должно выполняться ПРРВВРнствоФормула изобретенияСтабилизированный преобразователь пг)стоянного напряжения, содержащий два регулирующих транзистора, два трансформатора, имеющих первичную и вторичную обмотки, два выпрямительных и два рекуперационных диода, 01.С- фильтр, вход которого через выпрямительные диоды подключен к выводам вторичных обмоток трансформаторов, а выход подсоединен к выходным выво" дам, блок управления, подключенньй входами к выходным Выводам, а выходами подсоединенный к управляющим входам регулирующих транзисторов, первичная обмотка второго трансформатора, подключена одним выводом к плюсовому входному выводу, другим соединена с коллектором второго регулирующего транзистора, эмиттер ко" торого подключен к аноду второго рекуперационного диода, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены два дополнительных диода, каждый из которых эашунтирован конденсатором, а первичные обмотки трансформаторов снабжены отводами причем анод первого дополнительного диода подключен к плюсовому входному выводу, а катод соединен с коллектором первого регу-, лирующего транзистора и с катодом первого рекуперационного диода, анод которого подключен к отводу первичной обмотки второго трансформатора, при этом змиттер первого регулирующего транзистора подключен к выводу первичной обмотки первого трансформатора, другой вывод которого подключен к минусовому входному выводу и к катоду второго дополнительного диода, а отвод подключен к катоду второго рекуперационного диода, анод которого подключен к аноду второго дополкительного диода.Корректор И,Муска дактор Г,Гербе По аказ 3122 ное ВН нног ктная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, у. оставитель Ю,Опадчийехред Л. Сердюкова Тираж 659 ИИПИ Государст по делам изобре 3035, Иосква, Ж митета СССкрытийая наб., д