SU1105991A1 - Стабилизированный понижающий преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПОНИЖАЮЩИР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий четыре управл емых от задающего генератора ключа, соединенных по схеме мостового инвертора , первый входной вывод которого подключен к первому входному зажиму преобразовател , второй входной вывод через первый регулирующий транзистор подключен к первому выходному зажиму преобразовател , каждый из выходных выводов инвертора через соответствующие СД-цепочки из последовательно соединенных основного конденсатора и зар дного диода св заны с первым выходным зажимом преобразовател , два разр дных диода, каждый из которых подключен между вторым выходным зажимом преобразовател  и общей точкой соединени  соответствующих основного конденсатора и зар дного диода, причем второй выходной и второй входной зажимы преобразоател  объединены. а управл ющий вход первого регулируюп (его транзистора подключен к блоку управлени , отличающийс  тем, что, с целью повьшени  КПД при расширении пределов изменени  входного напр жени , кажда  из указанных СД-цепочек св зана с первым выходным зажимом через соответствующий дополнительный транзистор, управл ющий электрод каждого из которых св зан с задающим генератором, а также через соответствующий разв зывающий диод и второй регулирующий транзистор - с вторым входным зажимом преобразовател , а общие точки соединеi ни  каждого из зар дных диодов и дополнительных транзисторов через соответствующие дополнительные конденсаторы подключены к соответствующим входным выводам мостового выпр мител , выход которого подключен к выходным зажимам преобразовател , управл ющий вход -второго регулирующего транзистора подключен к блоку управлени , 2. Преобразователь по п. 1, отел личающийс  тем, что блок со со управлени  содержит две схемы сравнени , вход первой из них подключен к выходу преобразовател , вход второй - к второму выходу инвертора, а выходы указанных схем подключены к управл ющим переходам соответствую щих регулирующих транзисторов.

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной электротехнике и может найти применение во вторичных источниках электропитани . Известен понижающий преобразователь посто нного напр жени , содержащий два транзистора, два дашда и два конденсатора Г1 3Недостатком данного преобразовател   вл етс  изолированность его выхода относительно источника питани , что ограничивает его использовани . Наиболее близким к изобретению  вл етс  стабилизированный понижающий преобразователь посто нного напр жени , содержащий четыре управл емых от задающего генератора ключа, соединенных по схеме мостового инвертора , первый входной вывод которого подключен к первому входному зажиму преобразовател , второй входной вывод через первый регулирующий транзис тор подключен к первому выходному зажиму преобразовател , каждый из выходных выводов инвертора через соответствующие СД-цепочки из последовательно соединенных основного конденса тора и зар дного диода св заны с Первым выходным зажимом преобразовател  два разр дных диода, каждый из которых включен между вторым выходным зажимом преобразовател  и общей точкой соединени  соответствующих основного Конденсатора и зар дного диода, причем второй выходной и второй входной зажимы преобразовател  объединены а управл ющий вход первого регулирующего транзистора подключен к блоку управлени  2 J. В этом преобразователе коэффициент делени  входного напр жени  на входе регулирующего транзистора равен двум и в процессе стабилизации выходного напр жени  все приращение входного напр жени  от его минимального значени  компенсируетс  увеличением паде ни  напр жени  на регулирующем транзисторе . Поэтому при изменении входного напр жени  в широких пределах коэффициент полезного действи  такого стабилизированного преобразовател  при номинальном значении входного напр жени  невысок, а его велиЧина уменьшаетс  пропорционально увеличению входного напр жени . Целью изобретени   вл етс  повышение КПД при расширении допустимых пределов изменени  входного напр жени . Цель достигаетс  тем, что в стабилизированном понижающем преобразователе посто нного напр жени , содержащем четьфе управл емых от задающего генератора ключа, соединенных по схеме мостового инвертора, первый входной вывод которого подключен к первому входному зажиму преобразовател , второй входной вывод через первый регулирующий транзистор подключен к первому выходному зажиму преобразовател , каждый из выходных выводов ин вертора через соответствующие СД-цепочки из последовательно соединенных основного конденсатора и зар дного диода св заны с первым выходным зажимом преобразовател , два разр дных диода, каждый из которых включен между вторым выходным зажимом преобразовател  и общей точкой соединени  соответствующих основного конденсатора и зар дного диода, причем второй выходной и второй входной зажимы преобразовател  объединены, а управл ющий вход первого регулирующего транзистора подключен к блоку управлени , кажда  из указанных СД-цепочек св зана с первым выходным зажимом через соответствующий дополнительный транзистор, управл ющий электрод каждого из которых св зан с задающим генератором, а также через соответствующий разв зывающий диод и в-торой регулирующий транзистор - с вторым входным зажимом преобразовател , а общие точки соединени  каждого из зар дных диодов и дополнительных транзисторов через соответствующие дополнительные конденсаторы подключены к соответствующим входным выводам мостового выпр мител , выход которого подключён к выходным зажимам преобразовател , управл ющий вход второго регулирующего транзистора подключен к блоку управлени . Блок управлени  может содержать две схемы сравнени , где вход первой из них подключен к вьпсоду. преобразовател , вход второй - к второму выходу инвертора, а выходы указанных схем подключены к управл ющим переходам соответствующих регулирующих транзисторов. На чертеже приведена схема стабилизированного понижающего преобразовател  посто нного напр жени . Преобразователь содержит транзисторы 1-4 (управл емые ключи), соединенные по схеме мостового инвертора. и диоды 5-8, образующие мостовой выпр митель. Первый входной вывод инвертора , образованный соединением эмиттеров транзисторов 1-3, подключен к первому (положительному) входному зажиму преобразовател , второй входной вывод инвертора, образованный соединением коллекторов транзисторов 2 и 4, подключен к коллектору первого регулирующего транзистора 9. Первый выходной вывод мостового выпр мител  образованный соединением катодов диодов 6 и 8, подсоединен к эмиттеру первогорегулирующего транзистора 9 и первому выходному (положительному) зажиму преобразовател . Выходные выводы инвертора, образованные соединением коллекторов тран зисторов 2 и 4, подключены к входным выводам мостового вьтр мител , образованного соединением соответственно анодов диодов 6 и 8 с катодами диодов 5 и 7 через конденсаторно-диодны цепочки 10-12 и 13-15. Цепочка из последовательно и поочередно соединенных основного конденсатора 10, зар дного диода 11 и второго дополни тельного конденсатора 12 соедин ет эмиттер транзистора 2 с анодом диода 6. Втора  цепочка из последовательно и поочередно соединенных основного конденсатора 13, зар дного диода 14 и дополнительного конденсатора 15 соедин ет эмиттер транзистора 4 с анодом диода 8. Обща  точка соединени  диода 11 и конденсатора 12 подкл чена к эмиттеру дополнительного тран зистора 16, а обща  точка соединени  диода 14 и конденсатора 15 подключена к эмиттеру второго дополнительного транзист-ора 1 7 . Коллекторы транзисторов 16 и 17 соединены с первым I положительным ВЫХОДНЫМ зажимом преобра;зовател . Базы транзисторов 16 и 17соответственно через диоды 18 и 19 подключены к выходу задающего генера тора 20, а через разв зывающие диоды 21 и 22 - к коллектору второго регулирующего транзистора 23. Разр д |ные диоды 24 и 25 катодами подключены соответственно к общим точкам сое динени  отрицательного вывода основного конденсатора 10 с анодом зар дного диода 11 и отрицательного вывода основного конденсатора 13 с анодом зар дного диода 14. Аноды диодов , 5, 7, 24, 25 и эмиттер транзистора 23 подключены к объединенным (отрица тельным) второму входному и второму выходному зажимам преобразовател . Нагрузка 26 подключена к выходным зажимам преобразовател . Источник опорного напр жени  27 подключен к двум схемам сравнени  с усилител ми посто нного тока 28 и 29 блока управлени  30 регулирующих транзисторов 9 и 23. Измерительный вход схемы сравнени  28подключен к эмиттеру регулирующего транзистора 9, а ее выход через усилитель посто нного тока - к базе регулирующего транзистора 9. Вход схемы сравнени  29 подключен к коллектору регулирующего транзистора 9, а ее выход через усилитель посто нного тока - к базе регулирующего транзистора 23. Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени  работает следующим образом. В один полупериод напр жени  задающего генератора 20 открыты ключи 1 и 4, закрыты ключи 2 и 3. При минимальном входном напр жении, равном 2Е, где Е - стабилизированное напр жение на выходе преобразовател , полностью открыты дополнительные тиристоры 16 и 17 по цепи: минус источника питани , транзистор 23, диоды 21 и 22. Происходит зар д конденсатора 10 через ключ 1j диод 11, транзистор 16, нагрузку 26 и разр д конденсатора 13 на нагрузку 26 через ключ 4, транзистор 9, диод 25. Во второй полупериод напр жени  генератора 20 открыты ключи 2 и 3, закрыты ключи 1 и 4, аналогично происходит зар д конденсатора 13 через ключ 3, диод 14, транзистор 17, нагрузку 26 и разр д конденсатора 10 на нагрузку через ключ 2, транзистор 9 и диод 24. Следовательно, зар д конденсаторов 10 и 13 осуществл етс  через нагрузку 26, а их разр д на нагрузку через регулирующий элемент транзистор 9, а так как регулирующий транзистор 9 открыт полностью при минимальном входном напр жении, то посто нна  времени зар да конденсатора 10 и 13 равна посто нной времени разр да - равны RC , где R сопротивление нагрузки 26, а С - емкость конденсаторов 10 и 13. Поэтому напр жение на нагрузке 26 равно половине входного напр жени  (без учета потерь на диодах и ключах преобразовател ) . При подзакрывании транзистора 9 посто нна  времени разр да становитс  больше посто нной времени

зар да конденсаторов 10 и 13, в результате напр жение на нагрузке уменьшаетс  и таким образом в преобразователе , осуществл етс  регулирование выходного напр жени .

Когда транзистор 23 закрыт (при напр жении на входе преобразовател  превышающем ЗЕ), транзисторы 16 и 17 переключаютс  синфазно соответственно с транзисторами 2 и 4. При этом происходит зар д конденсаторов 10 и 12 при их последовательном соединении через ключ 1, диоды 11, 6 и нагрузку 26, разр д же .происходит при параллельном подключении конденсаторов 10 и 12 к нагрузке 26. Конденсатор 10 подключаетс  параллельно нагруке 26 через открытый ключ 2, транзистор 9, диод 24, а конденсатор 12 через открытый ключ 16 и диод 5. Во второй полупериод управл ющего напр жени  генератора 20 аналогично происходит зар д конденсаторов 13 и 15 при их последовательном соединении через нагрузку 26, диоды 8 и 14 и открытый ключ 3 и разр д этих конденсаторов на нагрузку 26 при их параллельном соединении через ключ 4, транзистор 9, ключ 17 диоды 25 и 7. Таким образом происходит деление входного напр жени  на нагрузке в три раза.

С увеличением входного напр жени  больше ЗЕ соответственно сигналу схемы сравнени  с усилител  посто нного тока 28 происходит подзакрывание регулирующего транзистора 9, и все дальнейшее приращение входного напр жени  компенсируетс  увеличением падени  напр жени  на регулирующем транзисторе 9, обеспечива  тем самым стабилизацию напр жени  на нагрузке 26 с заданной точностью.

ПРИ изменении входного напр жени  от ЗЕ до 2Е деление входного напр жени  в три раза не обеспечивает стабилизацию напр жени  Ё на нагрузке, так как напр жение на конденсаторах 10 и 13, а следовательно, и на силовом входе регулирующего транзистора 9 становитс  менее Е. Поэтому по сигналу схемы сравнени  с усилителем посто нного тока 29 приоткрываетс  транзистор 23 и через диоды 21, 22 и транзисторы 16 и 17 в моменты зар да соответственно конденсаторов 10 и 13 происходит перераспределение величин напр жени  на конденсаторах 10 и 12 и соответственно 13 и 15. При этом конденсаторы 10 и 13 зар жаютс  до большого значени  напр жени , чем конденсаторы 12 и 15с тем условием, чтобы на силовом входе регулирующего транзистора 9 обеспечить напр жение на уровне несколько большим Е (с учетом падени  напр жени  на транзисторе 9 в открытом состо нии).

Таким образом, в отличие от прототипа в предлагаемом преобразователе при изменении входного напр жени  от 2Е до ЗЕ осуществл етс  плавное перераспределение этого напр жени  между основными и дополнительными конденсаторами . Это позвол ет уменьшить падение напр жени  на регулирующем транзисторе и соответственно повысить КПД преобразовател .

Claims (2)

1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПОНИЖАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий четыре управляемых от задающего генератора ключа, соединенных по схеме мостового инвертора, первый входной вывод которого подключен к первому входному зажиму преобразователя, второй входной вывод через первый регулирующий транзистор подключен к первому выходному зажиму преобразователя, каждый из выходных выводов инвертора через соответствующие СД-цепочки из последовательно соединенных основного конденсатора и зарядного диода связаны с первым выходным зажимом преобразователя, два разрядных диода, каждый из которых подключен между вторым выходным зажимом преобразователя и общей точкой соединения соответствующих основного конденсатора и зарядного диода, причем второй выходной и второй входной зажимы преобразоателя объединены, а управляющий вход первого регулирующего транзистора подключен к блоку управления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД при расширении пределов изменения входного напряжения, каждая из указанных СД-цепочек связана с первым выходным зажимом через соответствующий дополнительный транзистор, управляющий электрод каждого из которых связан с задающим генератором, а также через соответствующий развязывающий диод и второй регулирующий транзистор - с вторым входным зажимом преобразователя, а общие точки соединения каждого из зарядных диодов и дополнительных транзисторов через соответствующие дополнительные конденсаторы подключены к соответствующим входным выводам мостового выпрямителя, выход которого подключен к выходным зажимам преобразователя, управляющий вход второго регулирующего транзистора подключен к блоку управления.

2. Преобразователь по π. 1, отличающийся тем, что блок управления содержит две схемы сравнения, вход первой из них подключен к выходу преобразователя, вход второй - к второму выходу инвертора, а выходы указанных схем подключены к управляющим переходам соответствующих регулирующих транзисторов.