RU2475U1 - Стабилизированный преобразователь напряжения - Google Patents

Abstract

Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий первый силовой транзистор, коллектор которого подключен к положительному выводу первичного источника питания, а эмиттер через резистивный датчик тока подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора, базовую обмотку, одним выводом подключенную к первому выводу первичной обмотки трансформатора, а вторым через RC-цепи - к базе первого силового транзистора, управляющий транзистор, эмиттер которого подключен к первому выводу первичной обмотки, база через резистор - к эмиттеру первого силового транзистора, а коллектор - к базе последнего, выходную обмотку трансформатора, через выпрямительный диод и емкостной фильтр подключенную к нагрузке преобразователя, усилитель сигнала рассогласования, первым входом подключенный к источнику опорного напряжения, связанному с общим выводом преобразователя, вторым входом подключенный к положительному выводу преобразователя, к выходу преобразователя подключена диодная часть оптрона, а транзисторная часть оптрона последовательно подключена к выходу дополнительного выпрямителя и через резистор - к базе управляющего транзистора, переход база-коллектор первого силового транзистора шунтирован пусковым резистором, отличающийся тем, что в него введен второй силовой транзистор, коллектором подключенный к первому выводу первичной обмотки трансформатора, эмиттером - к общему выводу первичного источника питания и второй базовой обмотке, через RC-цепь подключенной к базе второго силового транзистора, второй вывод первичной обмотки трансформатора через конденсатор подключен к общему выводу первичного исто�

Description

СТАБМШ 1РОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОБАГМЬ

Г1редполагаемад;подвЯ1(| jwefcb относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания .

Известны преобразователи напряжения, содержащие силовой транзистор, трансформатор, выпрямитель и емкостной фильтр, которые предназначены для электропитания маломощных нагрузок.

(См. источники вторичного электропитания. С.С. Букреев и др., ivi.: Радио и связь, 1983, с. 91, рис. 3.27).

Если электропитание преобразователей осуществляется от выпрямленной сети переменного тока с напряжением 220 В, а выходные напряжения составляют 5 В, 12 В, то трансфоритор преобразователя тюет весьма большой коэффициент трансформации. В этих условиях конденсатор выходного фильтра не выполняет роль ограничителя коллекторного напряжения на силовсм транзисторе.

Особенно опасны перенапр1яжения при сбросе тока нагрузки преобразователя. С целью ограничения выбросов напряжения на транзисторе используются диосепативные Ш-цепи, шунтирующие обмотку трансфоргттора, что снЙЕае - Д преобразователя. НАПгаЖЕШЙ

ный преобразователь напряжения, содержащт-тй силовой транзистор, коллектор которого подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора, а второй вывод - к положительному выводу первичного источника питания, эмиттер - через резистивный датч тока к общему выводу первичного источника питания, дкссепативную цепь, тунтируюиую первичную обмотку трансформатора, базо:цую обмотку, подключенную к тому же BHBOJQT и через КС-цепь - к базе силового транзистора, управляющий оптронный транзистор, эмиттером соединенный с общЕМ выводом первичного источника питания, базой с резистивным датчиком тока, а коллектором - с базой силового транзистора, вторичную обмот1ог трансформатора, один вывод которой соединен с общим выводом преобразователя, а другой через выпрямительный диод и емкостной фильтр - с нагрузкой преобразователя и схему контроля выходного напряжения, подк.шиченную к выходу преобразователя и включающую в себя диодную часть оптрона. (Патент, Япония, МКИ Н02 МЗ/338, 60-47834, Публжация 85.10.23 7-1196, Татзиси дэнки К.К., Ключевой стабилизатор).

В этом преобразователе для ограничения выбросов напряжения на силовом транзисторе используется диссепативная 4-Цепь (20), что приводит к снижению КПД преобразователя. При мощности в единицы ватт, мощность, рассеиваемая в резисторе С4 -цепи, соизмерима с мощностью нагрузки, а ШД преобразователя приближается к ШД линейного стабилизатора.

Техническим результатом, получаеглым при осуществлении изобретения, является повышение КПД и надежности преобразователя.

Зто достигается тем, что в преобразователь введен второй силовой транзистор, коллектором подключенный к первому выводу первичной обмотки трансформатора, эмиттером - к общему выводу первич11ого источника питания и второй базовой обмотке, через

-S -Экз. 7

&K3. Je/

J C-цепь подключенной к базе второго силового тра,нзистора, второй вывод первичной обмотки трансформатора через конденсатор подключен к общему выводу первичного источника питания и через резистор - к его полоскательному выводу, а этот вывод через второй пусковой резистор подключен к базе второго силового транзистора.

Известны стабилизированные преобразователи напряжения, содержащие два силовых транзистора и емкостной делитель напряжения (или один конденсатор) в силовой цепи. (См. Источники вторичного электропитания. С.С. Букреев и др. М.: Радио и связь, 1983, стр. НО, рис. 3.57).

Такие преобразователи работают в сим летричном режиме с паузой между ш/шульсами. Стабилизация выходного напряжения осуществляется РЕзменением относительной длительности иглпульсов и паузы, что вызывает необходимость в сложной схеме управления и неприемлемо для маломощньсс нагрузок.

11звестны также однотактные преобразователи напряжения, содержащие два силовых транзистора, в которых коллекторное напряжение не превышает напряжение питания. (См. в выщеуказанной книге, стр. III, рис. 3.58).

Однако в таком преобразователе трансферов тор работает в энергетически менее выгодном режиме, по сравнению с предлагаемым решением, в котором первичная обмотка трансформатора работает в режшле, близком к симметричному. Отсутствие тока подмагничивания в первичной обмотке уменьшает габариты трансформатора и снижает потери.

Известен полумостовой преобразователь с одним конденсаторш, но не раскрыта цепь выпрямителя и нагрузки; не показана возможность стабилизации напряжения изменением относительной длительности включенного состояния транзисторов. (Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи, м. Энергия, 1972, с. ИЗ, р. 5.5 ).

Таким образом, известные решения имеют отличия от предлагаемого решения, которое устраняет указанные недостатки.

На фиг. I приведена схема предлагаемого преобразователя напряжения.

На фиг. 2 приведены эпюры, поясняющие работу схемы.

На фиг. I и в тексте приняты следующие обозначения: 1,2 первый и второй силовые транзисторы, 3 - первичный источник питания, 4 - резистивный датчик тока, 5 - трансфоргуитор, 6 - первичная обмотка, 7 - конденсатор, 8 - вторичная обмотка, 9 - выпрямительный ДИОД, 10 - емкостной фильтр, 11,12 - базовые обмотки, 13,14 - 1|С-цепи, 15 - усилитель сигнала рассогдасоващш, 16 - источник опорного напряжения, 17 - нагрузка, 18 - диодная часть оптрона, 19 - транзисторная, часть оптрона, 20 - вспомогательный выпрямитель, 21,23 - резисторы, 22 - управляющ1й транзистор, 24,26 - резисторы, 27-30 - диоды, 31,32 - резисторы.

Устройство содержит последовательно соединенные силовые транзисторы I и 2, подключенные к первичному источнику питания 3, резистивный датчик тока , включенный в эмиттерную цепь транзистора I, трансформатор 5, имеющий первичную обмотку 6, подключенную первым выводсм к коллектору транзистора 2 и вторым выводом к первому выводу конденсатора 7, выходную обмотку 8, к выводу которой подключен выпрямительный диод 9 и е1 жостной фильтр 10, базовые обмотки 11,12, подключенные через 5С-цепи 13,14 к базам транзисторов 1,2.

источнику опорного напряжения 16, а вторьзу1 - к выходу преобразователя и нагрузке 17, к выходу усилителя 16 подключена даодная часть оптрона 18. Транзисторная часть оптрона 19 подключена к выходу вспомогательного вьшрямителя 20 и через резистор 1 - к базе управляющего транзистора 22, которая через резистор 23 подключена к резистивному датчику тока 4.

Коллектор транзистора 22 подключен к базе транзистора I, а шиттер - к первсму выводу первичной обмотки S. Конденсатор 7 подключен к положительному выводу первичного источника питания 3 через резистор 24, а база транзистора 2 - через резистор 25. Переход коллектор-база транзистора I шунтирован резистором 26.

Устройство работает следующим образом.

Зысокоомные пусковые резисторы 25, 26 создают начальны ток транзисторов 1,2. Через пусковой резистор 24 напряжение прикладывается к конденсатору 7. Благодаря положительной связи обмоток 6, II, 12 в преобразователе транзисторы I, 2 поочередно отпира1ЭТСЯ и запираются. Время включенного состояния определяется в первую очередь постоянной времени 5,С-цепей 13, 14 и напряжением, до которого заряжаются конденсаторы этих цепей через Л2) цепи 30, 32 и 29, 31. Благодаря конденсатору 7 постоянная составляющая тока в первичной обмотке 6 отсутствует. При с11мметричнои форме ш/1пульсов (равная длительность вкльэченного состояшш транзисторов I, 2) напряжение на конденсаторе 7 равно половине напряжения питания преобразователя.

Выходная обмотка 8 включена таким образом, что ШЮД 9 проводит ток синхронно с отпиранием транзистора 2. Пилообразный сигнал, пропорциональный току транзистора I, поступает через резистор 23 в базу управляющего транзистора 22.

(

Зкз. j

Отклонение выходного напряжения преобразователя фгжсируется усилителем сигнала рассогласования 15, что приводит к изменению тока через диодную часть оптрона 18. Транзисторная часть оптрона 19, коллектором подЕслюченная к дополнительному выпрямителю 20, изменяет свое сопротивление, что благодаря связи через резистор 21 привод1 т к изменению момента включения транзистора I (запиранию транзистора 2). Это позволяет стабилизировать напряжение на конденсаторе 7 и, соответственно, на конденсатору 10 и нагрузке 17. Элементы преобразователя и трансформатора выбираются таким образом, что при коротком замыкании нагрузки 17 возрастает частота переключений, но ток через транзисторы I, 2 остается в безопасных пределах.

Очевидно в таком преобразователе максимальное напряжение на транзисторах ограничено максимальным значением напряжения первичного источника питания 3.

Отпадает необходимость в диссепативных цепях и уменьшаются габариты трансформатора.

Предложенное решение реализовано в преобразователе для сети 220 В мощностью 25 Вт с частотой переключения 50 кГц. В настоящее время изготовлена партия 100 образцов.

7д 0( .}&/

Claims (1)

1. Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий первый силовой транзистор, коллектор которого подключен к положительному выводу первичного источника питания, а эмиттер через резистивный датчик тока подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора, базовую обмотку, одним выводом подключенную к первому выводу первичной обмотки трансформатора, а вторым через RC-цепи - к базе первого силового транзистора, управляющий транзистор, эмиттер которого подключен к первому выводу первичной обмотки, база через резистор - к эмиттеру первого силового транзистора, а коллектор - к базе последнего, выходную обмотку трансформатора, через выпрямительный диод и емкостной фильтр подключенную к нагрузке преобразователя, усилитель сигнала рассогласования, первым входом подключенный к источнику опорного напряжения, связанному с общим выводом преобразователя, вторым входом подключенный к положительному выводу преобразователя, к выходу преобразователя подключена диодная часть оптрона, а транзисторная часть оптрона последовательно подключена к выходу дополнительного выпрямителя и через резистор - к базе управляющего транзистора, переход база-коллектор первого силового транзистора шунтирован пусковым резистором, отличающийся тем, что в него введен второй силовой транзистор, коллектором подключенный к первому выводу первичной обмотки трансформатора, эмиттером - к общему выводу первичного источника питания и второй базовой обмотке, через RC-цепь подключенной к базе второго силового транзистора, второй вывод первичной обмотки трансформатора через конденсатор подключен к общему выводу первичного источника питания и через резистор - к его положительному выводу, а этот вывод через второй пусковой резистор подключен к базе второго силового транзистора.