Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к вторичньи источникам питания радиоаппаратуры . Целью изобретения является повышение надежности стабилизированного преобразователя постоянного напряжения . Сущность изобретения состоит в том, что за счет передачи активной энергии, накопленной в сердечниках трансформаторов 3 и 4 на предварительно разряженные конденсаторы 15 и 16, снижены напряжения на регулирующих транзисторах 1 и 2. Это позволяет уменьшить динамические потери и повысить надежность стабилизированного преобразователя постоянного напряжения . 3 ил. (Л С ФигЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО13ИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 25647

А1 1> 4 Н 02 ff 7/537

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ":

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4045260/24-07 (22) 13.02.86 (46) 23.07.87. Бюл. Ф 27 (72) С.10.Панфилов, И.В,Полетаев, М. Г. Тьшес и А.В. Тюрин (53) 621. 316. 7221 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 576647, кл. H 02 И 7/537, 1976.

Электроника (русск. пер.), 1978, Н- 3, с. 56, рис. 8 ° (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕХ1Ь ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение надежности стабилизированного преобразователя постоянного напряжения. Сущность изобретения состоит в том, что за счет передачи активной энергии, накопленной в сердечниках трансформаторов 3 и 4 на предварительно разряженные конденсаторы 15 и

16, снижены напряжения на регулирующих транзисторах 1 и 2. Это позволяет уменьшить динамические потери и повысить надежность стабилизированного преобразователя постоянного напряжения. 3 ил.

13

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры. !!елью изобретения является повышение надежности стабилизированного преобразователя постоянного напряжения.

На фиг, I предст,авлена 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 — то же, 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 первичную обмотку, снабженную отводом„ и вторич ную обмотку, два выпрямительных 5 и 6 и два рекуперационных 7 и 8 диода, Ш.С-фильтр 9-11, вход которого че рез выпрямительные диоды подключен к выводам вторичных обмоток трансформаторов, а выход — к выходным выводам, блок 12 управления, своими входами подключенный к выходным выводам, а

25647 2

На фиг. 2 и Э цифрами обозначены:

17(18) — напряжение коллектор-эмит>тер регулируюшего транзистора 1(2);

19(20) — ток, протекающий по ветви коллектор-эмиттер регулирующего транзистора 1(2) — первичная обмотка трансформатора 3(4); 21(22) — ток, протекающий по ветви рекуперационный диод 7(8) — отвод первичной обмотки трансформатора 4(3); 23(24) — напряжение на катоде дополнительного диода 13(!4) относительно его анода;

25 — напряжение на первичной обмотке, трансформатора Э относительно минусового входного вывода преобразовагеля (напряжение на первом выводе первичной обмотки трансформатора 3 относительно ее отвода; напряжение на

20 вторичной обмотке трансформатора 3 относительно анода диода DLC-фильтра

9-11); 26 — напряжение на первичной обмотке трансформатора 4 относительно коллектора регулирующего транзис. тора 2 (напряжение на первом выводе первичной обмотки трансформатора 4 относительно ее отвода; напряжение на вторичной обмотке трансформатора

4 относительно анода DLC-фильтра

9-11); 27(28) — напряжение на катоде

З0 рекуперационного диода 7(8) относительно его анода; 29 — ток через дроссель DLC-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.

11оложительный входной вывод непосредственно подключен к выводу первичной обмотки трансформатора 4 и через анод-катод дополнительного диода

13 и коллектор-эмиттер регулирующего транзистора подключен 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 через анод-катод рекуперационного диода 7.подключен к коллектору ре| улирующего транзистора 1, На фиг. 2 и 3 приняты следующие

35 обозначения: Š— напряжение первично го источника питания dI; — напряжение„ формируемое на дополнительных конденсаторах 15 и 16; n — отношение числа витков вторичной обмотки к пер4" внчной трансформаторов Э и 4; и„ отношение числа витков первичной обмотки от отвода до другого вывода к числу витков всей первичной обмотки трансформатора 3 и отношение числа !5 витков первичной обмотки от отвода до одного вывода к числу витков всей первичной обмотки трансформатора 4;

I — максимальные значения токов намагничивания (токов холостого хода), 50 протекающим по первичным обмоткам трансформаторов 3.(4) s момент включенных регулирующих транзисторов

1(2); I,„„„, I„„„, — минимальное и максимальной значейия токов регулирую55 щих транзисторов 1 и 2.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом, 5647

При коэффициенте заполнения управляющих импульсов, равном 0,5 (фиг.3) выключение регулирующего транзистора

1 будет происходить в момент времени д5 включения регулирующего транзистора

2, т.е. т -t„=t -0,5Т. В интервале времени 0,5T-t или t, - происходит процесс размагйичивания сердечника трансформатора 3. В интервале време40 ни 0,5T-t или t„-t> происходит заряд и разряд конденсатора 16. Время заряда и разряда конденсатора определяется разностью токов < „„ и д и„.

При отрицательной разности (например, 45 в момент времени 0,5 Т) этих токов происходит рекуперация энергии> накопленной в сердечнике трансформатора 3, по цепи отвод — другой вывод первичной обмотки трансформатора 350 16-8 в цепи положительный вывод источника питания — первичная обмотка трансформатора 4-2-8 — отвод — другой вывод первичной обмотки трансформатора 4 — минусовой вывод источника пи55 тания. По мере размагничивания транс форматора ток i> n, снижается и при достижении равенства i п,=i процесс заряда конденсатора 16 заканчивается и начинается процесс его разряда.!

32

Регулирующие транзисторы 1 и работают поочередно и управляются широтно-модулированными импульсами напряжения, формируемыми блоком !2 управления в зависимости от рассогла— сования выходного и эталонного напряжений, сдвинутыми на половину пе— риода коммутации устройства и длительностью не более 0,5 Т, где Т вЂ” период коммутации.

В моменты времени t -t„ (ôèã. 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 (р-t, ) 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

При этом конденсатор 16 заряжается до величины вЕ, В момент времени

0,5 Т включается регулирующий-транзистор 2 и напряжение E+dE, 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 вЂ” t4 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 t<, 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 t<-tg )

30 запасенная энергия в сердечнике трансформатора 4 рекуперируется на конденсатор !5. За это время конденсатор .

15 заряжается до напряжения dE. В момент времени Т регулирующий транзистор 1 включается и на первичную обмотку трансформатора 3 подается напряжение Е+ДЕ, образованное первичным источником и конденсатором 15. 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 t, — 0,5 Т, t< — T и т.д. постоянство тока на выходе преобразователя обеспечивается sa счет энергии, накопленной в дросселе

10 и конденсаторе 11 DLC-фильтра 9-11.

Эта энергия передается в нагрузку по цепи 9-10-11 и нагрузка.

1325647

IIpH этОм размагничивание Tp813(:ô0 3--! матора 3 происходит по цепи отвод .— другой вывод первичной обмотки трансформатора 3-16-8 до МОМента Времени

Процесс размагничивания трансформатора 4 происходит аналогично В интервал времени -t (T-t ). где R — активное сопротивление цепи;

С вЂ” емкость введенного конденсатора 15(16);

L — индуктивность части первичной обмотки, участвующей в процессе размагничивания.

При выполнении вышеуказанного неравенства ток в вышеуказанных цепях будет спадать эа промежуток времечи

Pt «< 0,531ГС, 110

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 ОбеспеI

Длительность процессов рекуперации энергии, накопленной В сердечниках трансформаторов при включенных регулирующих транзисторах, т,е. Ннтервапы времени -, с - и 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, 16-8часть первичной обмотки трансформатора 3) представляют собой последо25 вательный колебательный контур. Для того, чтобы намагничивающий ток в этой цепи спадал до нуля за ограниченный промежуток времени (не более

t --T), необходимо обеспечить колебательный характер процесса, т.е. обеспечить выполнение неравенства

R (2 33.С чить 11 < 0, 5Т, т. е . ДОлжнО выполняться неравенсте30

17110 Т, Формулаизобретения

Стабилизированный преобразователь

ПОстоянного напряжения, содержащий два регулирующих транзистора, два трансформатора, имеющих первичную и вторичную обмотки, два выпрямительных и два рекуперационных диода, DLCфильтр, вход которого через выпрямительные диоды подключен к выводам вторичных обмоток трансформаторов, а выход подсоединен к выходным выво" дам, блок управления, подключенный 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 которого подключен к аноду второго рекуперационного диода, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повьгшения надежности, в него введены два дополнительных диода, каждый иэ 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.

1 3256/ 7

Составитель Ю,Опадчий

Техред Л. Сердюкова

Корректор И.Муска

Редактор Г.Гербер

Заказ 3122/53

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4