RU1771052C - Однотактный преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Использование: преобразование посто нного напр жени  в системах вторичного электропитани . Сущность изобретени : благодар  положительной обратной св зи преобразователь работает в режиме автогенератора . При достижении напр жением на резистивном датчике тока 5 определенного значени  происходит отпирание управл ющего транзистора 18, в результате чего измен етс  пол рность напр жени  на обмотках 12, 13 трансформатора 8 и на входы силовых транзисторов 1, 2 поступает за- пирающее напр жение. После полной отдачи энергии, накопленной в дросселе 6, в нагрузку 17 силовые транзисторы 1 и 2 открываютс  и процесс повтор етс  до тех пор, пока напр жение на выходе выпр мител  20 не достигает значени , равного по величине напр жению стабилизации стабилитрона 23. Благодар  падению напр жени  на резисторе 22 после очередного этапа отдачи энергии дросселем 6 в нагрузку 17 напр жение на резистивном датчике тока 5 нарастает до меньшей величины. Далее преобразователь работает в автогенераторном режиме, осуществл   стабилиза-; цию напр жени  на нагрузке 17 на заданном уровне. Введение в устройство диодов 24, 25 и 26 позвол ет устранить возможность отпирани  управл ющего транзистора 18 напр жением на резисторе 22. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

VJ .|

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани .

Известен однотактный преобразователь посто нного напр жени , содержащий N транзисторов, многообмоточный дроссель , выпр мительный диод, конденсатор, трансформатор, резистор, узел обратной св зи, резистивный датчик тока, пороговый элемент и источник посто нного напр жени  (1). Недостаток такого преобразовател  св зан с его относительной сложностью, предопределенной сложностью цепи стабилизации выходного напр жени , включающей узел обратной св зи. Кроме того, известное устройство имеет высокий уровень пульсаций выходного напр жени , так как оно работает в режимах возбуждени  и срыва Колебаний. Наконец, релейный принцип работы такого преобразовател  приводит к неравномерности нагрузки элементов, в частности, транзисторов, во врем  его работы . Это, в свою очередь,  вл етс  причиной снижени  КПД и надежности устройства.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности  вл етс  однотактный преобразователь посто нного напр жени  (2).

Преобразователь содержит N транзисторов , многообмоточный дроссель, выпр - мительный диод, конденсатор, трансформатор, резистор, резистивный датчик тока, управл ющий транзистор, источник посто нного напр жени , выпр митель , стабилитрон и диод. Недостатком этого преобразовател   вл етс  его относительна  сложность, св занна  с наличием в схеме устройства выпр мител  и диода, которые вход т в цепь стабилизации выходного напр жени , а также с необходимостью размещени  на многообмоточном дросселе .отдельной измерительной обмотки, Кроме того, увеличение напр жени  на выходе выпр мител  при уменьшении нагрузки преобразовател  может приводить к отпиранию управл ющего транзистора не сигналом с резистивного датчика тока, а по цепи стабилизации выходного напр жени , что  вл етс  причиной функциональных сбоев в работе устройства и, следовательно, снижает его надежность. Наконец, преобразователь имеет относительно высокий уровень пульсаций выходного напр жени , обусловленный релейностью работы цепи стабилизации выходного напр жени .

Цель изобретени  - упрощение преобразовател .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в однотактный преобразователь посто нного напр жени , содержащий N силовых транзисторов, через которые первична  обмотка дроссел  каждым своим выводом под- ключена соответственно к первому и

5 второму входному выводу преобразовател , выпр мительный диод, через который вторична  обмотка дроссел  соединена с выходными выводами преобразозател , между которыми включен фильтрующий

0 конденсатор, трансформатор, первична  обмотка которого через первый резистор соединена с управл ющей обмоткой дроссел , а кажда  из N вторичных обмоток подключена к входу соответствующего

5 силового транзистора, управл ющий транзистор , коллектором подключенный к первому выводу управл ющей обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен с первым выходным выводом выпр 0 мител , второй выходной вывод которого соединен с эмиттером управл ющего транзистора , а вход подключен к измерительной обмотке дроссел , резистивный датчик то- . ка, включенный последовательно в цепь

5 первичной обмотки дроссел  и соединенный первым выводом с первым входным выводом преобразовател , а вторым выводом подключенный к цепи базы управл ющего транзистора, и стабилитрон, введен

0 второй резистор, включенный между эмиттером управл ющего транзистора и первым входным выводом преобразовател , который через стабилитрон соединен с первым выводом выпр мител .

5 Далее в указанный однотактный преобразователь посто нного напр жени  могут быть введены три дополнительных диода. причем первый дополнительный диод включен последовательно в цепь базы управл ю0 щего транзистора,а второй и третий дополнительные диоды включены параллельно второму резистору во взаимно противоположных направлени х.

Кроме того, в указанный однотактный

5 преобразователь посто нного напр жени  может быть введен дополнительный конденсатор , подключенный параллельно второму резистору.

Введение в схему преобразовател  вто0 рого резистора, включенного между эмипером управл ющего транзистора и первым входным выводом преобразовател , который через стабилитрон соединен с первым выводом выпр мител , позвол ет по срав5 нению с устройством-прототипом (2) существенно упростить преобразователь благодар  упрощению цепи стабилизации выходного напр жени . Кроме того, благодар  введению в схему преобразовател 

трех дополнительных диодов, устройство

имеет более высокую надежность, котора  достигаетс  посредством исключени  возможности функциональных сбоев в работе преобразовател  из-за отпирани  управл ющего транзистора по цепи стабилизации выходного напр жени . Наконец, введение в предлагаемый преобразователь дополнительного конденсатора способствует уменьшению пульсаций выходного напр жени  за счет устранени  релейности в работе цепи стабилизации выходного напр жени .

Таким образом, нова  совокупность элементов и св зей между ними, не встречающа с  ни в одном из известных преобразователей , обуславливает новые свойства устройства и соответствует критерию существенных отличий.

На фиг.1 приведена принципиальна  электрическа  схема однотактного преобразовател  посто нного напр жени ; на фиг.2 - временные диаграммы напр жений.

Преобразователь содержит силовые транзисторы 1 и 2, диоды 3 и 4, резистивный датчик 5 тока, многообмоточный дроссель 6, первична  обмотка 7 которого включена последовательно с транзисторами 1 и 2 и датчиком 5, а также трансформатор 8, первична  обмотка 9 которого через резистор 10 соединена с управл ющей обмоткой 11 дроссел  6, а вторичные обмотки 12 и 13 подключены ко входам транзисторов 1 и 2. К вторичной обмотке 14 дроссел  6 через диод 15 параллельно подключены конденсатор 16 и нагрузка 17. В состав устройства также входит управл ющий транзистор 18, управл юща  обмотка 19 трансформатора 8 и выпр митель 20, подключенный входом параллельно измерительной обмотке 21 дроссел  6. Кроме того, устройство содержит второй резистор 22, который через стабилитрон 23 подключен параллельно выходу выпр мител  20. Далее устройство может содержать дополнительные диоды 24 и 25, подключенные параллельно второму резистору 22, а также последовательно с этим резистором 22 может быть включен дополнительный диод 26. Дополнительные диоды 24, 25 и 26 могут быть представлены стабилитронами, Наконец, в состав устройства может входить дополнительный конденсатор 27, включенный параллельно второму резистору 22.

Преобразователь работает следующим образом.

Благодар  наличию в схеме положительной обратной св зи, осуществл емой по цепи; транзисторы 1,2- обмотки 7, 11 дроссели 6- резистор 10- обмотки 9,12, 13 трансформатора 8 - транзисторы 1, 2, устройство работает в режиме автогенератора.

В момент to возбуждени  колебаний транзисторы 1 и 2 открываютс  (см.фиг.2) и через обмотку 7 дроссел  6 и датчик 5 начинает протекать линейно нарастающий ток.

увеличива  напр жение Us на датчике 5. В момент XL когда напр жение Us достигает заданного уровн  Us, напр жение Uis, приложенное ко входу управл ющего транзистора 18, превышает величину Uia,

необходимую дл  его отпирани . В результате этого транзистор 18 замыкает свою БЫ ходную цепь и на обмотке 19 трансформатора 8 напр жение измен ет пол рность, станов сь равным по величине

напр жению на выходе выпр мител  20. Аналогичным образом измен етс  напр жение на обмотках 12,13 трансформатора 8 и на входы транзисторов 1 и 2 поступает запирающее напр жение. После запирани 

транзисторов 1 и 2 дроссель 6 начинает отдавать накопленную энергию в цепь нагрузки 17, увеличива  напр жение Ui на нагрузке 17 и напр жение Uao на выходе выпр мител  20.

В момент 12 дроссель 6 полностью отдает накопленную энергию в цепь нагрузки 17 и под действием положительной обратной св зи снова измен етс  пол рность напр жени  на обмотках дроссел  6 (см.фиг.2 зависимость U(t))n трансформатора 8. Это приводит к открыванию транзисторов 1 и 2 и процесс повтор етс .

Далее преобразователь работает аналогичным образом до тех пор, пока напр жение U20 на выходе выпр мител  20 не достигает в момент t3 значени  U23- равного по величине напр жению стабилизации стабилитрона 23, после чего начинаетс  рост напр жени  U22 на резисторе 22 в результате протекани  тока по цепи: выпр митель 20 - стабилитрон 23 - резистор 22 - выпр митель 20 (см.фиг.2 - пунктирна  лини  на зависимости Uia(t).

Поскольку напр жение Uie, прикладываемое ко входу управл ющего транзистора 18, определ етс  при отсутствии в схеме диода 26 соотношением Ui8 Us+U22, то увеличение напр жени  U22 автоматически

приводит к уменьшению величины напр жени  Us, необходимой дл  отпирани  транзистора 18. Поэтому в момент t4, когда после очередного этапа отдачи энергии дросселем 6 в нагрузку 17 снова измен етс  пол рность напр жени  на обмотках дроссел  6 и трансформатора 8 и открываютс  транзисторы 1 и 2, ток через обмотку 7 дроссел  6 и датчик 5 нарастает до меньшей величины, причем эта величина тем меньше, чем больше напр жение U22

В момент ts транзисторы 1 и 2 снова закрываютс  и дроссель 6 отдает меньшую, чем ранее, величину запасенной энергии в цепь нагрузки 17. В результате этого рабоча  частота преобразовател  увеличиваетс , а рост напр жени  Ui на нагрузке 17 прекращаетс .

Далее преобразователь работает в автогенераторном режиме аналогично тому как это было показано выше, осуществл   стабилизацию напр жени  Ui на нагрузке

17на заданном уровне ивых.

Из приведенного принципа работы предлагаемого преобразовател  следует, что в работе устройства возможны такие режимы, когда при определенных параметрах датчика 5, резистора 22 и транзистора

18возможно отпирание последнего не сигналом с датчика 5, а напр жением U22 на резисторе 22. Это приводит к функциональным сбо м в работе устройства и снижению его надежности. Введение в схему преобразовател  диодов 24 и 25, посредством которых задаетс  максимальное значение U22 напр жени  U22 на резисторе 22, и диода 26 позвол ет исключить возможность опасного нарастани  напр жени  U22, так как значение U22 задаетс  таким, чтобы всегда выполн лось неравенство U22 Uie+U26, где напр жение на диоде 26. Поскольку в этом случае напр жение Die, прикладываемое к входу тоанзистора 18, определ етс  соотношением Ui8 U5+U22 U26. то с учетом вышеприведенного неравенства исключаетс  возможность отпирани  транзистора 18 напр жением LJ22 на резисторе 22. Отпирание транзистора 18 всегда происходит только сигналом с датчика 5.

Кроме того, устранение релейности в работе цепи: выпр митель 20 - стабилитрон 23 - резистор 22 - выпр митель 20, которое достигаетс  благодар  введению в преобразователь конденсатора 27, позвол ет получить плавное изменение напр жени  U22 на резисторе 22 и в результате этого уменьшить пульсации выходного напр жени .

Таким образом, в предлагаемом устройстве по сравнению с устройством-прототипом существенно упрощена цепь стабилизации выходного напр жени . При этом устройство имеет большую надежность благодар  устранению возможности функциональных сбоев в процессе его работы из-за отпирани  управл ющего транзистора по цепи стабилизации выходного

напр жени . Наконец, в предлагаемом устройстве уменьшены пульсации выходного напр жени  благодар  устранению релейности в работе цепи стабилизации выходно- го напр жени .

Claims (3)

1.Однотактный преобразователь посто нного напр жени , содержащий N силовых

транзисторов, через которые первична  обмотка дроссел  каждым своим выводом подключена соответственно к первому и второму входному выводу преобразовател , выпр мительный диод, через который вторична  обмотка дроссел  соединена с выходными выводами преобразовател , между которыми включен фильтрующий конденсатор, трансформатор, первична  обмотка которого через первый резистор

соединена с управл ющей обмоткой дроссел , а кажда  из N вторичных обмоток под- ключена к входу соответствующего силового транзистора, управл ющий транзистор , коллектором подключенный к первому выводу управл ющей обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен с первым выходным выводом выпр мител , второй выходной вывод которого соединен с эмиттером управл ющего транзистора , а вход подключен к измерительной обмотке дроссел , резистивный датчик тока , включенный последовательно в цепь первичной обмотки дроссел  и соединенный первым выводом с первым входным

выводом преобразовател , а вторым выводом подключенный к цепи базы управл ющего транзистора, и стабилитрон, отличающийс  тем, что. с целью упрощени , введен второй резистор, включенный между

эмиттером управл ющего транзистора и первым входным выводом преобразовател , который через стабилитрон соединен с первым выходным выводом выпр мител .

2.Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что введены три дополнительные диода, причем первый дополнительный диод включен последовательно в цепь базы управл ющего транзистора, а второй и третий дополнительные диоды включены параллельно второму резистору во взаимно противоположных направлени х.

3. Преобразователь по п.1, от л и ч а ю- щ и и с   тем, что введен дополнительный конденсатор, подключенный параллельно

второму резистору.

Фиг. 2

.

-4 LS