Стабилизированный преобразователь

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение КПД путем уменьшения динамических потерь в транзисторном ключе. Преобразователь содержит силовой транзисторный ключ 1, задающий генератор 2. управляющий трансформатор 4. выходной трансформатор 9 с дополнительной обмоткой 10. обмоткой 21 обратной связи и выходной обмоткой 22. , усилитель 18 рассогласования, генератор 19 пилообразного напряжения, широтно-импульсный модулятор 20. В схему введен диод 17. а в трансформатор 9 введена обмотка 14. Динамические потери в транзисторном ключе снижаются путем его форсированного запирания подачей на его базу через диод 17 отрицательного смещения от обмотки 14. 2 ил.•Ч^Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕ1+ ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 (л)

О фа

vQ щ у (21) 4794210/07 (22) 21.02.90 (46) 15.02.92. Бюл. М 6 (71) Запорожский научно-исследовательский институт радиосвязи (72) И.А.Фокин (53) 621.314.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 860037, кл. Н 02 М 3/335, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 1644112, кл. G 05 F 1/56, 1989. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения — повышение

КПД путем уменьшения динамических потерь в транзисторном ключе. Преобразователь содержит силовой транзисторный ключ

1, задающий генератор 2, управляющий трансформатор 4, выходной трансформатор

9 с дополнительной обмоткой 10, обмоткой

21 обратной связи и выходной обмоткой 22,, усилитель 18 рассогласования, генератор 19 пилообразного напряжения, широтно-импульсный модулятор 20. В схему введен диод 17, а в трансформатор 9 введена обмотка

14. Динамические потери в транзисторном ключе снижаются путем его форсированного запирания подачей на его базу через диод

17 отрицательного смещения от обмотки 14.

2 ил.

1713049

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизированный источник 5 постоянного напряжения, содержащий однотактный импульсный преобразователь с транзисторным ключом, вход которого зашунтирован дополнительным транзистором, задающий генератор с трансформато- 10 ром, вспомогательная обмотка которого первым выводом соединена с дополнитель- ным транзистором, усилитель постоянного тока, соединенный с широтно-импульсным модулятором, выход которого соединен с 15 входом дополнительного транзистора и ограничительным резистором, подключенным к вспомогательной обмотке. и к базе транзисторного ключа.

Недостатком известного стабилизатора 20 является наличие потерь из-за отсутствия синхронизма процессов в выходном трансформаторе с процессами во входной цепи, приводящее к снижению КПД и надежности устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзисторный ключ, эмиттер которого сое- 30 динен с первым входным выводом, а коллектор — с первым выводом первичной обмотки выходного трансформатора, второй вывод которой соединен с вторым входным выводом, вторичная обмотка выходного транс- 35 форматора через выпрямитель соединена с выходными выводами, которые соединены также с входом усилителя напряжения рассогласования, причем выходы усилителя напряжения рассогласования и генератора 40 пилообразного напряжения соединены с входом широтно-импульсного. модулятора, выход которого подключен к управляющему входу шунтирующего транзистора, задающий генератор, выход которого подключен 45 к первой обмотке трансформатора возбуждения, вторая обмотка которого включена между базой и эмиттером транзисторного ключа, первый вывод дополнительной обмотки трансформатора возбуждения 50 соединен с коллектором шунтирующего транзистора, второй вывод подключен к первому выводу первой дополнительной обмотки выходного трансформатора, к эмиттеру шунтирующего транзистора и к одному 55 из выходных выводов, при этом второй вывод первой дополнительной обмотки выходного трансформатора через введенные последовательно соединенные диод и резистор подключен к коллектору шунтирующеro транзистора, а вторая дополнительная обмотка выходного трансформатора подключена к управляющему входу генератора пилообразного напряжения.

Однако процесс запирания транзисторного ключа происходит пассивно, так как напряжение íà его управляющем электроде в процессе запирания становится близким к нулю, но не меняет знак, что увеличивает время запирания и динамические потери, Целью изобретения является повышение КПД путем уменьшения динамических потерь в транзисторном ключе.

На фиг. 1 приведена схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы

его работы.

Стабилизированный преобразователь содержит транзисторный ключ 1, задающий генератор 2, работающий. на обмотку 3 трансформатора 4, обмотка 5 которого подсоединена к переходу эмиттер-база силового транзистора 1, зашунтированного конденсатором 6, причем эмиттер транзистора 1 подсоединен также к первому входному выводу и к одному из питающих выводов задающего генератора 2, Коллектор силового транзистора 1 подключен через токовую обмотку 7 трансформатора 4 управления и к одному выводу обмотки 8 выходного трансформатора 9, другой вывод которой подключен к второму входному выводу и к другому питающему выводу задающего генератора 2. Обмотка 10 выходного трансформатора 9 подключена через цепочку из последовательно соединенных диода

11 и резистора 12 к обмотке 13трансформа-,. тора 4 управления, один из выводов которой подключен к первому выходному выводу преобразователя, а другой вывод — к первому выводу обмотки 14 выходного трансформатора 9 и через диод 15 — к коллектору шунтирующего транзистора 16, подключенного также через диод 17 к второму вьводу обмотки 14 трансформатора 9. Выходы усилителя 18 рассогласования и генератора 19 пилообразного напряжения подключены к входам широтно-импульсного модулятора

20, выход которого соединен с переходом эмиттер-база шунтирующего транзистора

16. Генератор 19 яилообразного напряжения подключен к обмотке 21 выходного трансформатора 9, Обмотка 22 трансформатора 9 через выпрямитель 23 подключена к выходным выводам преобразователя, Стабилизирующий преобразователь работает следующим образом.

При подаче входного напряжения включается задающий генератор 2, вырабатывающий короткие импульсы и работающий на

1713049 обмотку 3 трансформатора 4 управления.

Открывается транзисторный ключ 1, управляющий переход которого подключен к обмотке 5 трансформатора 4 управления и подключает обмотку 8 трансформатора 9, включенную последовательно с токовой обмоткой 7 трансформатора 4 к источнику. На обмотке 10 трансформатора 9 наводится напряжение, которое прикладывается через проводящий диод 11 и резистор 12 к обмотке 13 трансформатора 4 управления. Полярность напряжения на обмотке 5 указанного трансформатора такова, что транзистор 1 будет оставаться в открытом состоянии, несмотря на то, что короткий импульс с задающего генератора уже снят. Токовая обмотка 7 трансформатора 4 включена таким образом, что образуется,положительная обратная связь, уменьшающая ток управления обмотки 10 трансформатора 9.

Транзисторный ключ 1 будет находиться в насыщенном состоянии и в выходном трансформаторе 9 начинает накапливаться энергия. Когда ток транзистора 1 достигает величины, при которой он выходит в линейный режим, то последний начинает закрываться. Полярность напряжений обмоток трансформаторов 9 и 4 изменяется на противоположную, диод 11 переходит в непроводящее состояние, так как напряжение на обмотке 10 трансформатора 9 больше по абсолютной величине напряжения обмотки

13 трансформатора 4. Напряжение обмотки

5 трансформатора 4 закрывает транзисторный ключ 1. Энергия, накопленная в трансформаторе 9, через обмотку 22 и выпрямитель 23 передается на выход преобразователя.

Стабилизацию выходного напряжения осуществляют следующим образом.

Следующий короткий импульс с задающего генератора 2 открывает ключ 1, который подключает обмотку 8 трансформатора

9 к источнику, Напряжение, появившееся на выходе преобразователя в предыдущий такт, подается на усилитель 18 рассогласования, а с выхода последнего — на один из входов широтно-импульсного модулятора

20, на второй вход которого подается напряжение с выхода генератора 19 пилообразного напряжения, подключенного к обмотке

21 трансформатора 9. На выходе широтноимпульсного модулятора 20 появляется напряжение, открывающее транзистор 16, Диод 17 переходит в проводящее состояние и подключает — таким образом обмотку 14 трансформатора 9 к обмотке 13 трансформатора 4, причем полярность напряжения на обмотке 13 трансформатора 4 становится противоположной бывшей, поэтому к базе транзистора 1 прикладывается отрицательное напряжение относительно эмиттера, что вызывает форсированное запирание транзистора 1. Полярность напряжений на обмотках трансформатора 9 изменяется на противоположную, диоды 17 и.11 переходят в непроводящее состояние на промежуток времени отдачи энергии, накопленной в трансформаторе 9, на выход преобразова10 теля. Для предотвращения самопроизвольного отпирания транзистора 1 энергией, накопленной в трансформаторе 4, служит диод 15, шунтирующий обмотку 13 транстранзистора 1 от случайных импульсных помех служит конденсатор 6, величина емкости которого выбирается из условия наименьшего влияния на процессы пере20 ключения транзистора 1. в сочетании с достижением наибольшей устойчивости от воздействия случайных импульсных помех.

В момент времени с> (фиг. 2) задающий генератор 2 включает транзисторный инвертор, длительность открытого состояния (t0 — t>) которого определяется длительностью выходного напряжения широтно-импульсного модулятора UIIIx 20, При изменении нагрузки, например при увели30 чении тока нагрузки, напряжение на выходе усилителя рассогласования 0щ(изобра>кенного штриховой линией) уменьшается, поэтому длительность выходного напряжения

UBI,Ix 20 широтно-импульсного модулятора увеличивается и становится равной (to — тз), что вызывает увеличение энергии, накапливаемой в выходном трансформаторе, амплитуда пилообразного напряжения 01д увеличивается (обозначена штриховой ли35

40 нией), поэтому увеличивается время существования низкого потенциала на транзисторе 1 — UK1, а значит и увеличивается количество накапливаемой и отдаваемой энергии выходным трансформатором 9, 45 поэтому выходное напряжение поддерживается на неизменном уровне, Транзисторный ключ 16 находится в открытом состоянии на интервале (t> — t4) (для случая напряжения на выходе генератора пилообразного напряжения, изображенного сплошной линией). При этом на интервале времени (t1 — тг) открыт диод 17 и происходит форсированное запирание

55 транзисторного ключа 1 обратным напряжением обмотки 14 трансформатора 9.

На интервале времени (tz — t4) в проводящем состоянии находится диод 15, шунтирующий обмотку 13 трансформатора 4 и предотвращающий открывание транзисторформатора 4 через транзистор 16, Для пред15 отвращения включения силового

1713049 ного ключа 1 энергией, накопленной в трансформаторе 4.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе уменьшаются динамические потери вследствие форсированного запирания транзисторного ключа при одновременном уменьшении статических потерь из-за и рапорциональна-такового регулирования отпирания укаэанного ключа при изменении нагрузки, что приводит к увеличению

КПД, Фие 2

Составитель С.Коняхин

Редактор Ю.Середа Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Л.Патай

Заказ 542 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения:

Стабилизированный преобразователь, содержащий транзисторный ключ, эмиттер которого соединен с первым входным выводом, второй входной вывод соединен с первым выводам первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка выходного трансформатора через выпрямитель соединена с выходными выводами, которые соединены также с входом усилителя рассогласования, причем выходы усилителя напряжения рассогласования и генератора пилообразного напряжения соединены с входами широтно-импульсного модулятора, выход которого подключен к входу шунтирующего транзистора, задающий генератор коротких импульсов, выход которого под5 ключен к первой обмотке трансформатора управления, вторая обмотка которого подключена между базой и эмиттером транзисторного ключа, а третья обмотка соединена через цепочку из последовательно соеди10 ненных диода и резистора с третьей обмоткой выходного трансформатора, причем одна из точек соединения указанных обмоток соединена с одним из входных выводов, четвертая обмотка выходного трансформа15 тора подключена к управляющему входу генератора пилообразного напряжения, а тл и ч а ю щи и ся тем, что, с целью повышения КЛД путем уменьшения динамических потерь в транзисторном ключе, в выходной

20 трансформатор введена дополнительная обмотка, один из концов которой подключен к одному выводу первой обмотки трансформатора управления, а другой вывод подключен через введенный диод к коллектору

25 шунтирующего транзистора,