SU1277316A1 - Однотактный преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани  дл  преобразовани  посто нного напр жени . Цель-упрощение схемы и уменьшение массы и габаритов,, Преобразователь содержит силовой транзистор 1, через первичную обмотку трансП П IJ и LJ (J.,|, I форматора 2 соединенньй с входными выводами. Вторична  обмотка трансформатора 2 через выпр митель 3 и фильтр соединена с выходными выводами и схемой сравнени  5, выходы которой подключены к входу управл ющего транзистора 6, шунтирующего обмотку 8 модулирующего трансформатора 9, блок управлени  с пусковым транзистором 17. Путем изменени  степени открытого состо ни  транзи-.тора 6, работающего в линейном режиме,можно измен ть скважность импульсов, подаваемых на базу транзистора 1. Изменение выходного напр жени  черех схеg му сравнени  5 по определенному фрикциональному закону управл ет (Л скважностью импульсов базового тока силового транзистора 1, благодар  чему и достигаетс  стабилизаци  выходного напр жени . Модулирующий трансформатор 9 работает в режиме симметричного двухпол рного перемагничивани . 1 э.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани  дл  преобразовани  посто нного напр жени  .

Цель изобретени  - упрощение схе- j-fbi и уменьшение массы и габаритов.

Еа чертеже изображена схема предлагаемого однотактного преобразовател  напр жени .

Преобразователь содержит силовой транзистор 1 с включенной в его коллекторную цепь первичной обмоткой силового трансформатора 2. Вторична  обмотка его через выпр митель 3 и фильтр 4 соединена с нагрузкой U и схемой 5 сравнени . Выходы схемы 5 сравнени  подключены к базе и эмиттеру управл ющего транзистора 6, а его коллектор и эмиттер соединены с выходом двухполупериодного вьшр ми- тел  7, входы которого подключены к управл ющей обмотке 8 модулирующего трансформатора 9. Выход задающего генератора Е рсоединен с анодом первого диода 10 и через входной резистор 11 - с началом входной обмотки 12 трансформатора 9 и анодом третьего диода 13, катод которого подключен к анодам второго диода 14 и четвертого диода 15. Катод диода 15 под ключен к первому питающему входному выводу преобразовател  +Е, к питающему входу схемы 16 управлени  и к первичной обмотке силового трансформатора 2, а катод диода 14 - к эмиттеру пускового транзистора 17, коллектор которого соединен с эмиттером силового транзистора 1, общим полюсом схемы 16 управлени , одним из выводов второго конденсатора 18,концом входной обмотки 12 трансформатора 9f а также одним из выводов пер вого конденсатора 19 и второго резистора 20, другие концы которых подключены к базе транзистора 17 и через первый резистор 21 - к катоду первого диода 10. Другой вывод конденсатора 18 соединен с анодом второго диода 14. Выходна  обмотка 22 трансформатора 9 через выходной диод 23 подключена к входу схемы 16 управлени , выход которой соединен с базой и эмиттером силового транзистора 1.

Однотактный преобразователь работает следующим образом.

277316 ,2

В установившемс  режиме пусковой транзистор 17 заперт, второй конденсатор зар жен до максимального значени  амплитуды переменного на5 пр жени  Е и они не оказьшают вли ни  на работу схемы преобразовател . Переменное напр жение Е подаетс  на входную обмотку 12 модулирующего трансформатора 9 через входной

10 резистор 11. Эквивалентно эта цепь представл ет из себ  RL последова- тельно.е соединение. Если напр жение . имеет форму пр моугольных разно- пол рных импульсов с пренебрежимо

5 малыми спадами вершин, то на обмотке 12 образуетс  то же переменное напр жение но с существенными, завис щими от величин резистора 11 и индуктивности намагничивани  трансфор20 матора 9 (приведенной ко входной обмотке ), спадами вершин. На обмотках трансформатора 9 имеютс  аналогичные импульсы пр моугольной формы с существенными спадами вершин, которые

25 используютс  как пилообразное падающее напр жение, дл  получени  широт- но-модулированных импульсов.

Амплитуда пр моугольных импульсов со спадающими вершинами на обмотках

30 трансформатора 9 зависит от соотношени  между величинами сопротивлений 11 и сопротивлени  (степени открытого состо ни ) управл ющего транзистора 6.

,- I

На выходной обмотке 22 трансформатора 9 после вьшр млени  выходным диодом 23 измен ютс  по амплитуде и крутизне спада вершины пр моугольные импульсы, которые подаютс  на вход схемь 16 управлени  и после соответствующего-формировани  и усилени  управл ют силовым транзистором 1.

Если порог срабатывани  схемы 16 управлени  посто нен, то в зависи мости от изменени  амплитуды и формы импульса на ее входе на выходе получаютс  широтно-модулированные импульсы с частотой внешнего задающего генератора EJJ. . Амплитуда импульсов

50 на обмотке 22, а следовательно, и на входе схемы 16 управлени  определ етс  степенью открытого состо ни  управл ющего транзистора 6. Когда он полностью заперт, амплитуда импульса

55 максимальна  и на выходе схемы 16 управлени  присутствуют импульсы такого соотношени , что силовой транзистор 1 открыт в течение всего по40

ложительного полупериода источника внешней синхронизации Е,г Однотактньш преобразователь работает со скважностью 2, когда врем  открытого и закрытого состо ний силового тран- зистора равны. Это соответствует режиму максимальной нагрузки преобразовател  и минимального первичного напр жени  Е„. При полностью открытом состо нии управл ющего транзис- тора 6, т.е. при его минимальном сопротивлении, амплитуда импульсов на обмотках трансформатора 9 минимальна  и напр жение на входе схемы 16 управлени  не достаточно дл  дос- тижени  порога ее срабатывани . На выходе схемы 16 напр жение имеет нулевой потенциал. Силовой транзистор 1 закрыт. Это соответствует режиму. холостого хода однотактного преоб- разовател . Все промежуточные состо ни  схемы и амплитуды импульсов на входе схемы 16 управлени  соответствуют нормально1 {у процессу функционировани  преобразовател  в режиме стабилизации выходного напр жени  Цц при изменении напр жени  Е и сопротивлени  нагрузки.

Следовательно, путем изменени  степени открытого состо ни  управл ю щего транзистора 6, работающего в линейном режиме, можно измен ть скважность импульсов, подаваемых на базу силового транзистора 1. Транзистор 6 управл етс  от схемь 5 срав нени , вход которой подключен к выходу преобразовател  (11). Таким образом , изменение выходного напр жени  U| преобразовател  через схему 5 сравнени  по определенному функцио нальному закону управл ет скважностью импульсов базового тока силового транзистора 1. Этим и достигаетс  стабилизаци  выходного напр же- ни  UH однотактного преобразовател .

Модулирующий трансформатор 9 работает в режиме симметричного двух- пол рного перемагничивани  в отличие от известной схемы. Поэтому е.го масса и габариты существенно меньше.

Обеспечение плавного включени  однотактного преобразовател  выполн етс  следующим образом.

При отсутствии напр жений Е„ и

Е ,р или наличии Ef,, но отсутствии Е jc конденсатор 18 разр жен. Когда поступает команда на запуск, вьфа- жаема  подачей переменного напр жеi 5 to 15 20 25

зо д 5

50

277316

ни  Е

,Р , конденсатор 18 начинает зар жатьс  через однополупериодньй выпр митель (диод 13) и резистор 11 от источника Е,,- . Так как вначале конденсатор 18 был разр жен, то это его начальное состо ние эквивалентно замыканию входной обмотки 12транс- форматора 9. Амплитуда импульсов на входе схемы 16 управлени  минимальна и по мере зар да конденсатора 18 увеличиваетс .

Одновременно с этим зар жаетс  и конденсатор 19. Если посто нные времени зар да этих двух конденсаторов не равны, то это не приводит к каким-либо отрицательным последстви м. Основную роль в формировании времени выхода на режим однотактного преобразовател  играет посто нна  времени цепи элементов 11 и 18.

После зар да конденсаторов 19 и 18 однотактный преобразователь выходит на рабочий режим и начинает действовать обратна  св зь через управл ющий транзистор 6. При этом транзистор 17 заперт, так как напр жение на его базе (относительно общего полюса) больше, чем напр жение на конденсаторе 18 (обеспечиваетс  выбором величины резистора 20 при заданной частоте синхронизации Е,). Далее процессы в схеме запуска не мен ютс .

При сн тии напр жени  задающего генератора Е начинает разр жатьс  конденсатор 1,9 на резистор 20. Напр жение на базе транзистора 17 (относительно общего полюса) начинает уменьшатьс . Включаетс  транзистор, 17 и ,на его эмиттерно-коллекторный переход начинает разр жатьс  конденсатор 18. По прошествии определенного времени конденсатор 18 разр жаетс  почти полностью и схема готова к повторному включению пускового синхронизирующего напр жени 

ъг

Если во врем  действи  отэг

ключено напр жение питани  Е, то конденсатор 18 разр жаетс  через диод 15 и после подключени  Ef, схема оп ть начинает формировать плавный режим запуска. Таким образом, после сн ти  и восстановлени  любых

55 сигналов ( или ЕП) однотактный преобразователь работает в режиме плавного запуска при разр женных выходных конденсаторах фильтра 4.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани  дл  преобразовани  посто нного напр жени  . Цель изобретени  - упрощение схеj-fbi и уменьшение массы и габаритов. Еа чертеже изображена схема предлагаемого однотактного преобразовател  напр жени . Преобразователь содержит силовой транзистор 1 с включенной в его коллекторную цепь первичной обмоткой силового трансформатора 2. Вторична  обмотка его через выпр митель 3 и фильтр 4 соединена с нагрузкой U и схемой 5 сравнени . Выходы схемы 5 сравнени  подключены к базе и эмиттеру управл ющего транзистора 6, а его коллектор и эмиттер соединены с выходом двухполупериодного вьшр мител  7, входы которого подключены к управл ющей обмотке 8 модулирующего трансформатора 9. Выход задающего генератора Е рсоединен с анодом первого диода 10 и через входной резистор 11 - с началом входной обмотки 12 трансформатора 9 и анодом третьего диода 13, катод которого подключен к анодам второго диода 14 и четвертого диода 15. Катод диода 15 под ключен к первому питающему входному выводу преобразовател  +Е, к питающему входу схемы 16 управлени  и к первичной обмотке силового трансфор матора 2, а катод диода 14 - к эмит теру пускового транзистора 17, коллектор которого соединен с эмиттером силового транзистора 1, общим полюсом схемы 16 управлени , одним из выводов второго конденсатора 18,кон цом входной обмотки 12 трансформатора 9f а также одним из выводов пер вого конденсатора 19 и второго резистора 20, другие концы которых подключены к базе транзистора 17 и через первый резистор 21 - к катоду первого диода 10. Другой вывод конденсатора 18 соединен с анодом второго диода 14. Выходна  обмотка 22 трансформатора 9 через выходной диод 23 подключена к входу схемы 16 управлени , выход которой соединен с базой и эмиттером силового транзистора 1. Однотактный преобразователь рабо тает следующим образом. 16 ,2 В установившемс  режиме пусковой транзистор 17 заперт, второй конденсатор зар жен до максимального значени  амплитуды переменного напр жени  Е и они не оказьшают вли ни  на работу схемы преобразовател . Переменное напр жение Е подаетс  на входную обмотку 12 модулирующего трансформатора 9 через входной резистор 11. Эквивалентно эта цепь представл ет из себ  RL последовательно .е соединение. Если напр жение . имеет форму пр моугольных разнопол рных импульсов с пренебрежимо малыми спадами вершин, то на обмотке 12 образуетс  то же переменное напр жение но с существенными, завис щими от величин резистора 11 и индуктивности намагничивани  трансформатора 9 (приведенной ко входной обмотке ), спадами вершин. На обмотках трансформатора 9 имеютс  аналогичные импульсы пр моугольной формы с существенными спадами вершин, которые используютс  как пилообразное падающее напр жение, дл  получени  широт- но-модулированных импульсов. Амплитуда пр моугольных импульсов со спадающими вершинами на обмотках трансформатора 9 зависит от соотношени  между величинами сопротивлений 11 и сопротивлени  (степени открытого состо ни ) управл ющего транзистора 6. На выходной обмотке 22 трансформатора 9 после вьшр млени  выходным диодом 23 измен ютс  по амплитуде и крутизне спада вершины пр моугольные импульсы, которые подаютс  на вход схемь 16 управлени  и после соответствующего-формировани  и усилени  управл ют силовым транзистором 1. Если порог срабатывани  схемы 16 управлени  посто нен, то в зависимости от изменени  амплитуды и формы импульса на ее входе на выходе получаютс  широтно-модулированные импульсы с частотой внешнего задающего генератора EJJ. . Амплитуда импульсов на обмотке 22, а следовательно, и на входе схемы 16 управлени  определ етс  степенью открытого состо ни  управл ющего транзистора 6. Когда он полностью заперт, амплитуда импульса максимальна  и на выходе схемы 16 управлени  присутствуют импульсы такого соотношени , что силовой транзистор 1 открыт в течение всего положительного полупериода источника внешней синхронизации Е,г Однотакт ньш преобразователь работает со скважностью 2, когда врем  открытог и закрытого состо ний силового тран зистора равны. Это соответствует ре жиму максимальной нагрузки преобразовател  и минимального первичного напр жени  Е„. При полностью открытом состо нии управл ющего транзистора 6, т.е. при его минимальном сопротивлении, амплитуда импульсов на обмотках трансформатора 9 минимальна  и напр жение на входе схемы 16 управлени  не достаточно дл  дос тижени  порога ее срабатывани . На выходе схемы 16 напр жение имеет ну левой потенциал. Силовой транзистор 1 закрыт. Это соответствует режиму. холостого хода однотактного преобразовател . Все промежуточные состо  ни  схемы и амплитуды импульсов на входе схемы 16 управлени  соответствуют нормально1 {у процессу функцио нировани  преобразовател  в режиме стабилизации выходного напр жени  Цц при изменении напр жени  Е и сопротивлени  нагрузки. Следовательно, путем изменени  степени открытого состо ни  управл  щего транзистора 6, работающего в линейном режиме, можно измен ть скважность импульсов, подаваемых на базу силового транзистора 1. Транзистор 6 управл етс  от схемь 5 сра нени , вход которой подключен к выходу преобразовател  (11). Таким об разом, изменение выходного напр жени  U| преобразовател  через схему 5 сравнени  по определенному функци нальному закону управл ет скважностью импульсов базового тока сило вого транзистора 1. Этим и достигаетс  стабилизаци  выходного напр же ни  UH однотактного преобразовател  Модулирующий трансформатор 9 работает в режиме симметричного двухпол рного перемагничивани  в отличие от известной схемы. Поэтому е.го масса и габариты существенно меньше. Обеспечение плавного включени  од нотактного преобразовател  выполн етс  следующим образом. При отсутствии напр жений Е„ и Е ,р или наличии Ef,, но отсутствии Е jc конденсатор 18 разр жен. Когда поступает команда на запуск, вьфажаема  подачей переменного напр же316 , Р , конденсатор 18 начинает зар жатьс  через однополупериодньй выпр митель (диод 13) и резистор 11 от источника Е,,- . Так как вначале конденсатор 18 был разр жен, то это его начальное состо ние эквивалентно замыканию входной обмотки 12транс форматора 9. Амплитуда импульсов на входе схемы 16 управлени  минимальна и по мере зар да конденсатора 18 увеличиваетс . Одновременно с этим зар жаетс  и конденсатор 19. Если посто нные времени зар да этих двух конденсаторов не равны, то это не приводит к каким-либо отрицательным последстви м. Основную роль в формировании времени выхода на режим однотактного преобразовател  играет посто нна  времени цепи элементов 11 и 18. После зар да конденсаторов 19 и 18 однотактный преобразователь выходит на рабочий режим и начинает действовать обратна  св зь через управл ющий транзистор 6. При этом транзистор 17 заперт, так как напр жение на его базе (относительно общего полюса) больше, чем напр жение на конденсаторе 18 (обеспечиваетс  выбором величины резистора 20 при заданной частоте синхронизации Е,). Далее процессы в схеме запуска не мен ютс . При сн тии напр жени  задающего генератора Е начинает разр жатьс  конденсатор 1,9 на резистор 20. Напр жение на базе транзистора 17 (относительно общего полюса) начинает уменьшатьс . Включаетс  транзистор, 17 и ,на его эмиттерно-коллекторный переход начинает разр жатьс  конденсатор 18. По прошествии определенного времени конденсатор 18 разр жаетс  почти полностью и схема готова к повторному включению пускового синхронизирующего напр жени  Если во врем  действи  отключено напр жение питани  Е, то конденсатор 18 разр жаетс  через диод 15 и после подключени  Ef, схема оп ть начинает формировать плавный режим запуска. Таким образом, после сн ти  и восстановлени  любых сигналов ( или ЕП) однотактный реобразователь работает в режиме лавного запуска при разр женных выходных конденсаторах фильтра 4. Формула изобретени  1. Однотактный преобразователь посто нного напр жени  в посто нное содержащий модулирующий трансформатор с входной, управл ющей и выходной обмотками, последн   из которых через выходной диод соединена с управл ющим входом схемы управлени , выходом подключенной к базе и эмиттеру силового транзистора, коллекто которого через первичную обмотку си лового трансформатора соединен с первым питающим входным выводом пре образовател  и питающим входом схемы управлени , а вторична  обмотка силового трансформатора через вьшр  митель и фильтр подключена к выходным выводам преобразовател  и к вхо ду схемы сравнени , выход которой соединен с базой и эмиттером управл ющего транзистора, причем один из выводов входной обмотки модулирующего трансформатора подключен к пер вому выводу входного резистора, о т личающийс  тем, что,, с целью уменьшени  массы и габаритов путем лучшего использовани  сердечника трансформатора, введен двухполупериодный выпр митель, вход которого соединен с управл ющей обмотко модулирующего трансформатора, а вы166 ход - с коллектором и эмиттером управл ющего транзистора, причем второй вывод входного резистора и другой вывод входной обмотки подключены к выходным выводам задающего генератора .
2. 2. Преобразователь по п,1, отличающийс  тем,что, с целью повышени  надежности работы, в него введены пусковой транзистор, четыре диода, два резистора и два конденсатора, причем анод первого диода подкл19чен ко второму выводу входного резистора, а катод через первый резистор - к точке соединени  одних выводов первого конденсатора, второго резистора и базы пускового транзистора, коллектором соединенного с другими выводами первого конденсатора и второго резистора и первым выводом второго конденсатора,причем эмиттер пускового транзистора подключен к катоду второго диода, анод которого подключен к катоду третьего диода, аноду четвертого диода и к второму выводу второго конденсатора , анод третьего диода соединен с первым выводом входного резистора , а катод четвертого диода с первым входным питающим выводом преобразовател .