SU1275693A1 - Однотактный преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в ключевых регул торах и стабилизаторах посто нного напр жени . Цель изобретени  - уменьшение массы и габаритов устройства. Однотактный преобразователь посто нного напр жени  содержит источник 1 питани , регулирующий транзистор 2 с узлом 5 управлени , шунтирующий конденсатор 4, токоограничивающий 3 и зар дный 7 дроссели, ограничительный обратносмещенный диод 6, ДЬС - фильтр 16, зар дный диод 9, блок 10 перемагничивани  в который вход т транзисторы 11, 17, 18, диоды 14, 21 и резисторы. Блок перемагничивани  обеспечивает работу -зар дного дроссел  по полному гистерезисному циклу, а использование зар дной цепи (шунтирующий конденсатор , зар дный дроссель 7, диод с 9 и транзистор 18 блока перемагничивани ) исключает запас избыточной (Л энергии в токоограничивающем дросселе 3. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электроехнике и может быть использовано в лючевых регул торах и стабилизатоах посто нного напр жени .

Целью изобретени   вл етс  уменьение массы и габаритов преобразоваел .

На чертеже приведена схема одноактного преобразовател  посто нного апр жени .

Преобразователь содержит источник .

1питани , регулирующий транзистор

2(например п-р-п-типа) коллектор оторого присоединен к первому входному вьшоду дл  подключени  источника 1 питани , эмиттер - к первым выводам токосграничивающего дроссел 

3и шунтирующего конденсатора 4, а база - к узлу 5 управлени ; ограничительный обратносмещенный диод 6, катод которого присоединен к второму выводу шунтирующего конденсатора

4и к первому вьшоду зар дного дроссел  7, а анод - к второму входному выводу дл  подключени  источника 1 питани ; возвратный диод 8, ав:од которого присоединен к аноду зар дного диода 9 и к второму вьшоду зар дного дроссел  7, а катод - к первому входному вьшоду; блок 10 перемагничивани , в состав которого jxoд т первый транзистор П (например, п-р-п-типа}, который коллектором присоединен к катоду ограничительного обратносмещенного диода 6, эмиттером - к второму выводу первого резистора 12 и к аноду 1тграничительного обратносмещенного диода 6, а базой к первым вьшодам первого 12 и второго 13 резисторов, второй вывод которого присоединен к второму вьшоду зар дного дроссел  7 через последовательно соединенные первый дибд 14, включенный в пр мом направлении, и третий резистор 15, и к выходу DLCфильтра 16 через силовой переход второго транзистора 17 (например, р-п-р-типа ), база которого через две параллельно соединенные цепочки присоединена к базе третьего транзистора 18 (например, п-р-п-типа), коллектор которого присоединен к катоду зар дного диода 9, а эмиттер - к входу DLC - фильтра 16, причем одна цепочка состоит из последовательно соединенных четвертого 19 и п того

20 резисторов, точка соединени  которых присоединена к втором: вьшюду

токоограничивающего дрос;сел  3 и к входу DLC - фильтра 16, а друга  цепочка состоит из последовательно соединенных второго диода 21, шестого 22 и седьмого 23 резисторов, при этом точка соединени  резисторов 22 и 23 присоединена к первому выводу токограничивающего дроссел  3; выходные выводы дл  подключени  нагрузки 24 присоединены к выходу DLC фильтра 16, состо щего из накопительного дроссел  25, конденсатора 26 и рекуперационного диода 27.

Устройство работает следующим образом .

В момент времени, когда регулирующий транзистор 2 закрыт, возвратный диод 8 смещен в обратном направлении, третий транзистор 18 блока 10 перемагничивани  закрыт; энерги , накопленна  в дросселе 25 DLC - фильтра 16 через открытый рекуперационный диод 27 передаетс  .в нагрузку 24 и конденсатор 26 DLC - фильтра 16; пол рность напр жени  на накопительном дросселе 25 DLC - фильтра 16 (показана без скобок) такова, что второй транзистор 17 блока 10 перемагничивани  открыт, в результате чего

0 первый транзистор 11 блока 10 перемагничивани  также открыт и зар дный дроссель 7 перемагничивани , например , в сторону -Bg под действием напр жени 

UT Uc26-UTU-UA,.,,-lMRl5 (О где Up2fi напр жение на конденсаторе 26 ЬЬС - фильтра 16; J,, и - падение напр жени  на открытых транзисторах 1 и 17 соответственно; 4 пр мое падение напр жени  на диоде 4; сопротивление резистора 15 блока 10 перемагничивани ; Лд - ток намагничивани  зар дного дроссел  7.

При этом резистор 15 ограничивает

максимальный ток через транзисторы II и 17 при насыщении зар дного дроссел  7, а резисторы 13 и 22 - соответственно их базовые токи.

Включение регулирующего транзистора 2 при поступлении на его базу отпирающего сигнала узла 5 управлени  приводит к запиранию транзистора 17 под действием обратного напр жени , поступающего на его базу через резистор 22 и -диод 21, а следовательНо , к выключению транзистора 11, к открыванию транзистора 18 блока 10 перемегничивани  через резистор 23. Одновременно начинаетс  линенлое увеличение тока дроссел  3, к которому прикладываетс  полное напр жение источника 1 питани  вследствие инерционности рекуперационного диод 27 и нарастание по синусоидальному закону TOKd в последовательной цепо ке из конденсатора 4, зар дного дро сел  7, зар дного диода 9, транзистора 1 8. В результате дроссель 7 перемагн чиваетс  в обратную сторону (т.е. в сторону +В ); конденсатор 4 зар жаетс  до напр жени , максимальна  величина которого фиксируетс  на уровне напр жени  источника 1 пихлни  в момент отпирани  диода 6. Ток через токограничивающий 3 и зар дны 7 дроссели, в сумме составл ющие на растающий ток коллектора регулирующ го транзистора 2, направлены навстр чу току через рекуперационньш диод 27. Если к моменту полного зар да конденсатора 4 диод 27 еще не закрылс , то в контуре: дроссель 7, диод 9, транзистор 19, диоды 27 и 6 начинает протекать медленно убьшающий ток, поддерживаемый энергией, н копленной в дросселе 7. Ток через регулирующий транзистор 2 уменьшает с  до значени , определ емого током дроссел  3. Параметры .последнего и зар дного 7 дросселей выбирают так, чтобы-скорость нарастани  тока в токоограничивающем дросселе 3 была больше скорости уменьшени  тока в зар дном дросселе 7, в результате обратный ток через рекуперационный диод 27 будет продолжать нарастать, способству  быстрому его закрытию. Использование зар дной цепи (шунтирующий конденсатор 4, дроссель 7, диод 9, транзистор 18 блока 10 перемагНичивани  способствует более быст рому запиранию рекуперационного диода 27, а также исключает запасание избыточной энергии в токоограничиваю щем дросселе 3, что расшир ет диапазон изменени  коэффициента заполнени  и повышает КПД преобразовател . При запирании одиода 27 избыточна  энерги  зар дного дроссел  7 через диоды 6 и 8 передаетс  в источник 1 питани ; транзистор 18 выключаетс , поскольку напр жение на его базо-эмиттерном переходе приближает с  к нулевому значению, так как па934 дение напр жени  н; дросселе 3 становитс  ничтожно малым по сравнению с Напр жением источника 1 питани ; измен етс  пол рность напр жени  на накопительном дросселе 25 (на чертеже показана в скобках), под действием которого транзистор 17 поддерживаетс  в дальнейшем в закрытом состо нии. При малом токе нагрузки рекуперационный диод 27 может закрыватьс  ранее момента полного зар да шунтирующего конденсатора 4, что повьш1ает быстродействие преобразовател . Токи, протекающие через резисторы 19-23 и диод 21, во врем  открытого состо ни  рекуперационного диода 27 увеличибают обратный ток через него, что также способствует увеличению быстродействи  преобразовател . Выключение регулирующего транзистора 2 приводит к разр ду до нул  током накопительного дроссел  25 шунтирующего конденсатора 4 через диод 6 и дроссель 3. При зтом энерги , накопленна  в дросселе 3, рассеиваетс  в резисторах 20 и 23, а создаваемое на резисторе 20 обратное напр жение за счет протекающего через него тока надежно удерживает транзистор 18 в закрытом состо нии; открываетс  диод 27 и накопленна  в дросселе 23 энерги  через диод 27 передаетс  в нагрузку 24 и конденсатор 26. Пол рность напр жени  на накопительном дросселе 25 измен етс  на обратную (на чертеже показана без скобок). Далее процессы повтор ютс  аналогично . Введение блока 10 перемагничивани  обеспечивает работу зар дного дроссел  7 по полному гистерезисному циклу, в результате чего существенно уменьшаетс  сечение сердечника или число витков зар дного дроссел  7. Вследствие этого уменьшаютс  габариты и масса зар дного дроссел  7 и всего устройства в целом. ормула изобретени  Однотактный преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, содержащий узел управлени , соединеный с входом регулирующего транзистора , один силовой электрод которого рисоединен к первому входному вывоу , служащему дл  подключени  источника питани , а другой силовой электрод подключен к точке соединени  первых вьшодов токоограничивающего дроссел  и шунтирующего конденсатора причем второй вывод токоограничивающего дроссел  присоединен к входу DLC - фильтра, к выходу которого присоединены выходные выводы дл  подключени  нагрузки, а второй вывод шунтирующего конденсатора присоединен, с одной стороны, через ограничительный обратносмещенньй диод к второму входному выводу, служащему дл  подключени  источника питани , а с другой стороны, - к.первому выводу цепи зар дного дроссел , в которую включен зар дный диод, второй вывод которой присоединен к первому выводу возвратного диода, второй вывод которого подключен к первому входному вьгаоду, отличающийс  тем что, с целью уменьшени  массы и габаритов , в преобразователь введен блок перемагничивани , состо щий их трех транзисторов, двух диодов и семи резисторов, причем силовой переход первого транзистора присоединен параллельно ограничительному обратносмещенному диоду, а его управл ющий электрод - к точке соединени  первых

выводов первого и второго резисторов , вторые выводы которых присоединены соответственно к второму входному вьшоду и к точке соединени  первого вывода первого диода, второй вывод которого через третий резистор присоединен к второму вьшоду зар дного дроссел , и первому силовому электроду второго транзистора,

второй СИ.ПОВОЙ электрод которого присоединен к выходу DLC - фильтра, а его управл ющий электрод через две параллельно соединенные цепочки присоединен к управл ющему электроду

третьего транзистора, первый силовой электрод которого присоединен к втором у выводу цепи зар дного дроссел , а второй силовой электрод - к входу DLC - фильтра, при этом перва  из

указанных цепочек выполнена в виде последовательно соединенных четвертого и п того резисторов, а втора  цепочка - из последовательно соединенных второго диода, шестого и

седьмого резисторов, причем точки соединени  соответствующих резисторов первой и второй цепочек присоединены соответственно к первому и второму выводам токоограничивающего

дроссел ,

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий узел управления, соединенный с входом регулирующего транзистора, один силовой электрод которого присоединен к первому входному выводу, служащему для подключения источs ника питания, а другой силовой электрод подключен к точке соединения первых выводов токоограничивающего дросселя и шунтирующего конденсатора, причем второй вывод токоограничивающего дросселя присоединен к входу DLC - фильтра, к выходу которого присоединены выходные выводы для подключения нагрузки, а второй вывод шунтирующего конденсатора присоединен, с одной стороны, через ограничительный обратносмещенный диод к второму входному выводу, служащему для подключения источника питания, а с другой стороны, - к.первому выводу цепи зарядного дросселя, в которую включен зарядный диод, второй вывод которой присоединен к первому выводу возвратного диода, второй вывод которого подключен к первому входному выводу, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, в преобразователь введен блок перемагничивания, состоящий их трех транзисторов, двух диодов и семи резисторов, причем силовой переход первого транзистора присоединен параллельно ограничительному обратносмещенному диоду, а его управляющий электрод - к точке соединения первых выводов первого и второго резисторов, вторые выводы которых присоединены соответственно к второму входному выводу и к точке соединения первого вывода первого диода, второй вывод которого через третий резистор присоединен к второму выводу зарядного дросселя, и первому силовому электроду второго транзистора, 10 второй силовой электрод которого присоединен к выходу DLC - фильтра, а его управляющий электрод через две параллельно соединенные цепочки присоединен к управляющему электроду

   15 третьего транзистора, первый силовой электрод которого присоединен к второму выводу цепи зарядного дросселя, а второй силовой электрод - к входу DLC - фильтра, при этом первая из 20 указанных цепочек выполнена в виде последовательно соединенных четвертого и пятого резисторов, а вторая цепочка - из последовательно соединенных второго диода, шестого и

   25 седьмого резисторов, причем точки соединения соответствующих резисторов первой и второй цепочек присоединены соответственно к первому и второму выводам токоограничивающего 30 дросселя.