SU1282282A1 - Стабилизированный однотактный преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к элек т рсг технике и молсет быть использовано в системах вторичны х источников пита : - /.. - -, J 21 lit 7 I. /5 --{«liSJ 7p- I i . о -с- -- сг I ргть :: o iT eTC i:i i - повышение ;./. г пеобразоЕатал  путем по- :ч: :г,;: ;;:-хоус ; омчивости и обеспе ,,--1 нс о Устр-во со- - -ч. транзистор (Т) 1. вы- :: ba -JC- bopf-OTOp (Тр) 2, Широт- : ; :ье-п- 1 модул тор с Тр 9 управ- проуодимостью Т 6 через схему ; ;Я 5 и обеспечивает гальвани- разв зку зыхоцного напр жени  лу обратной св зи от источника , Изменение проводимости Т 6 сгепечь подмагничивани  Тр-9, скважность импульсов ;, ;1раг;. -: ниил Т к стабилизируетс  вы- xo;u;: jc на;Т|ЭЯАение. В устр-во введены допо: н; Т льна  обмогка 22 Тр 9, трак- ЗНС7СОЫ 14 и 16 5 формирзлоаще плавную пусковую характерглстику и исключающие j oKHbie иьшульсы включени  Т 1, обрг зующпес  в некоторых режимах ра- ботьь i з.п.ф-лы, 3 ил, ,,..,„...., а СП ,..,..-.-O

Description

f5r II f.r

..«i1,

1 (,. 1

Т

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника вторичного .электропитани  различных устройств автоматики, электроники и вычислительной техники.

Цель изобретени  - повышение надежности в работе путем повышени  помехоустойчивости и обеспечени  плавного запуска.

На- фиг.1 и 2 приведены схемы двух вариантов однотактного преобразовател  напр жени i на фиг.З - временные диаграммы его работы.

Однотактный преобразователь содержит силовой транзистор 1, в коллектор которого включена первична  обмотка силового трансформатора 2, вторична  его обмотка через выпр митель 3 и фильтр 4-подключена к нагрузке U и схеме 5 сравнени . Выход схемы 5 сравнени  соединен с базой и эмиттером управл ющего транзистора 6, к коллектору которого подключен управл ющий диод 7, а к эмиттеру - управл юща  обмотка 8 модулирующего трансформатора 9, Первична  обмотка 10 этого трансформатора соединена началом через ограничивающий резистор 11 с потендиаль- ным полюсом источника питани  +Е,,, а концом через коллекторно-эмиттерный переход модулирующего транзистора 12 - с его общим полюсом. База транзистора 12 подключена к пр мому вы

ходу Е , задающего генератора 13. Эмиттер первого дополнительного транзистора 14 соединен с общим полюсом источника питани , его коллектор - с катодом дополнительного диода 15. Эмиттер второго дополнительного транзистора 16 соединен с общим полюсом источника питани , а его база - с

Рассмотрим режим непрерывных т магнитного сердечника модулирующе трансформатора 9, так как только его наличии реализуетс  линейна  дул ционна  характеристика модул 

инверсным выходом задающего генератора 13. База транзистора 14 подключена 5 котора  требуетс  дл  обеспечени  к катоду первого разр дного диода 17 и через конденсатор 18 конденсаторко- резистивной цепи - к точке соединени  анода второго разр дного диода 19 и резистора 20, другой конец которого 50 и катод диода 19 подключены к потенциальному полюсу источника питани 

требуемых запасов устойчивости си мы стабилизации выходного напр же однотактного преобразовател .

В установившемс  .режиме работы базу силового транзистора 1 с вых усилител  21 импульсов поступает ледовательность импульсов, которой соответствии с характеристиками сх мы 5 сравнени  соответствует опред ленное выходное напр жение U . Схе 5 сравнени  вьграбатывает определе ный сигнал рассогласовани , благод которому управл ющий транзистор

+Efj, База силового транзистора Н соединена с выходом усилител  21 импульсов , а эмиттер - с общим полюсом уси- лител  21 и источника питани .

Анод дополнительного диода 15 (фиг.1) соединен с концом дополнительной выходной обмотки 22 транс

5

0 5 О

5

0

форматора 9, начало которой подключено к общему полюсу источника питани . Коллектор транзистора 16 соединен с входом усилител  21 и с катодом диода, которым в этом варианте  вл етс  выходной диод 23, анод которого подключен к началу выходной обмотки 24 модулирующего трансформатора 9, концом соединенной с началом обмотки 22 того же трансформатора.

Катод диода 25 (фиг.2) подключен- к коллектору первого дополнительного транзистора 16, а анод соединен с началом дополнительной выходной обмотки 26 трансформатора 9, концом подключенной к общему полюсу источника питани . Анод диода 15 соединен с катодом выходного диода 27 и концом выходной обмотки 28 трансформатора 9, а катод - с входом усилител  21 импульсов. Начало обмотки 28 подключено к общему полюсу источника питани .

На фиг.З изображены эпюры; i

К12 J-AT- наток коллектора транзистора 12, ток через диод 7, выходное пр жение усилител  21, Ug - напр жение на базе силового транзистора 1 (условно показано пр моугольной фор- мьО .

Однотактньш преобразователь напр жени  работает следующим образом.

В установившемс  режиме работы дополнительный транзистор 14 закрыт и не вли ет на работу схемы. Аналогично закрыты диоды 17 и 19, по резистору 20 ток не протекает и конденсатор 18 зар жен примерно до напр жени  Е,

Рассмотрим режим непрерывных токов магнитного сердечника модулирующего трансформатора 9, так как только при его наличии реализуетс  линейна  модул ционна  характеристика модул тора.

5 котора  требуетс  дл  обеспечени  0

котора  требуетс  дл  обеспечени 

требуемых запасов устойчивости системы стабилизации выходного напр жени  однотактного преобразовател .

котора  требуетс  дл  обеспечени 

В установившемс  .режиме работы на базу силового транзистора 1 с выхода усилител  21 импульсов поступает последовательность импульсов, которой в соответствии с характеристиками схемы 5 сравнени  соответствует опреде- ленное выходное напр жение U . Схема 5 сравнени  вьграбатывает определенный сигнал рассогласовани , благодар  которому управл ющий транзистор

рлПо- -ает 1 intiieiiHOM режиме и эквива- легп ен активному резистору.

При включении модулирующего транзистора 12 сигналом синхронизации Е в коллекторной ог-мотке 10 трансформа тора 9 накаилп аетс  ток, .амплитуда импульса которого (коллекторного тока ) определ етс  величиной Е и индуктивностью обмотки 10. После окончани  импульса Е. транзистор 12 за- пираетс , его коллекторный ток прекращаетс  и в силу непрерывности магнитного потока накопленное значение тока открывает управл ющий диод 7 (из-за смены пол рности напр жени  на обмотке 8). Оно прикладываетс  к работающему в линейном режиме управл ющему транзистору, 6. Дл  режима непрерывных токов трансформатора 9 йрем  полного разр да индуктивности обмотки 8 всегда больше чем длительность паузы между импульсами синхронизации . , поэтому к концу паузы магнитное поле сердечника трансформатора 9 не исчезает. Следующее вклю- чение транзистора 12 импульсом Е , а следовательно, и нарастание его коллекторного тока произойдет не с нулевого значени , а с величины остаточного тока обмотки 8. Это пока- зано на временнытс диаграммах фиг.З на эпюрах 1д7 Д величина соответствует начальному току коллектора транзистора 12, а остаточному току обмотки 8 трансфор- матора 9.

В зависимости от степени открыти  управл ющего транзистора 6 измен етс  и значение тока I

АК

а следовательно , и 1, , что приведет к верти- кальному перемещению линии наклона разр дного тока вторичной обмотки 1д (на интервале времени t - см. фиг.З). Будет перемещатьс  и лини  наклона тока колдектор-а i „ (на интервале t - см.фиг.З). Изменени ми величины сигнала рассогласовани  схемы 5 сравнени  можно регулировать это перемещение, что показано пунктирными лини ми на временных диаграм мах фиг.З.

На входе усилител  21 импульсов имеетс  напр жение, функционально завис щее от тока обмотки 10 (как напр жение на линейной индуктивности в последовательной активно-индуктивной цепи), а именно имеющее вид: показанный на эпюре U временных диаграмм фиг.З. Причем увеличению i,,j или, что равносильно А,Т соответствует уменьшение амплитуды импульса и . Выбором соответствующей величины порогового напр жени  U,p (эпюра и 21 фиг.З) можно получить на выходе усилител  21 широтно-модулированную последовательность импульсов, котора  управл ет работой силового транзистора 1 и показана на эпюре Ug временных диаграмм фиг.З (условно напр жение показано в пр моугольном виде). Как видно, длительность открытого состо ни  силового транзистора 1 составл ет t (фиг.З) и в зависимости от величины выходного сигнала может мен тьс  от t до нул . Следовательно , изменени  тока Л1д (эпюра 1,2 фиг.З) привод т к изменени м 41 (эпюра 1,2 фиг.З) тока коллектора транзистора 12, что влечет за собой изменени  ди (эпюра U,j. фиг.З) выходного напр жени  усилител  21, а также врем  it широтно-модулирован ной последовательности импульсов (эпюра и ,фиг.З).

I

Схема, изображенна  на фиг.2, работает аналогично, только эпюра напр жени  и 2 (фиг.З) имеет другую (отрицательную) пол рность.

В режиме-пуска управл ющий транзистор 6 заперт. Амплитуда импульсов и,максимальна , следовательно, t t (временные диаграммы фиг.З). Модул тор работает с максимальной скважностью до тех пор, пока на выходе схемы 5 сравнени  не по витс  напр жение, приоткрывающее управл ющий транзистор 6. В этом режиме работающий с максимальной скважностью однотактный преобразователь стремитс  как можно быстрее зар дить конденсаторы выходного фильтра 4, а это приводит к возникновению больших пусковых токов преобразовател , а значи и СИ.ПОВОГО транзистора 1 .

В схеме фиг.1 в режиме пуска при включении первичного напр жени  Е происходит зар д конденсатора 18 через резистор 20. По вл етс  базовый ток дополнительного транзистора 14, который, открыва сь, замыкает через диод 15 обмотку 22 (или 28 дл  схемы фиг.2) модулирующего трансформатора 9. Врем  замкнутого состо ни  ее и закон установлени  запирани  транзистора 14 зависит от параметров резистора 20, конденсатора 18 и козффициента усилени  траЕ{зистора 14. Этим транзистором имитируетс  замыкание управл ющего транзистора 6 пока он находитс  в запертом состо нии.

Подбором параметров РС-цепи (20 и 18) 5 быть несколько. Дл  исключени  этоможно выбрать такор режим изменени  скважности в момент пуска преобразовател , что пусковые токи будут при- ведены к заданной норме. Таким образом , схема устран ет значительные JO пусковые токи однотактного преобразовател  ,

При случайном или преднамеренном кратковременном пропадании первично- j го напр жени  Е дл  быстрого разр го  влени  в схеме преобразовател  имеетс  дополнительный транзистор 16, управл емьй инверсным импульсами синхронизации Е;, генератора 13. Управление происходит так, что открытым состо нием транзистора 16 замьжаетс  или вход усилител  21 (дл  схемы фиг.1), или шунтирующа  обмотка 26 (дл  схемы фиг,2) на врем  t , Этим паразитные колебани  после 0,5 периода шунтируютс  и исключаютс  принципиально из процесса функционировани  схемы.

20 Таким образом, шунтированием обмотки модуЛирзлощего трансформатора 9 исключаютс  паразитные колебани  и устран етс  возможность их вли ни  на работоспособность однотактного

да конденсатора 18 служит цепь из разр дных диодов 17 и 19, разр жающих конденсатор 18 на источник питани  с нулевым напр жением (или достаточно малым). Этим достигаетс  воспроизводимость заданной пусковой характеристики преобразовател  при отключени х первичного питани  на любую длительность,даже очень малую, 5 преобразовател .

В некоторых режимах работы, напри- Следовательно, в предлагаемом уст- мер, при коммутации тока нагрузки, колебани х питающего напр жени  и т.п., управл ющий транзистор 6 может быть полностью заперт. При этом дополнительный транзистор 14 тоже закрьп , так как процессы установлени  питани  закончились. Индуктивность обмотройстве однотактного преобразовател  достигаетс  формирование пусковой характеристики определенной заданной 30 параметрически формы, достигаетс  быстрое восстановление схемы формировани  пуска, а также исключаетс  по вление ложных импульсов включени  силового транзистора 1 .

ки 8 трансформатора 9 разр жаетс  на очень большое активное сопротивление запертого транзистора 6. Врем  разр да индуктивности обмотки 8 ставитс  малым, существенно меньшим чем врем 

ройстве однотактного преобразовател  достигаетс  формирование пусковой характеристики определенной заданной 30 параметрически формы, достигаетс  быстрое восстановление схемы формировани  пуска, а также исключаетс  по вление ложных импульсов включени  силового транзистора 1 .

35

Claims (2)

1. Стабилизированный однотактный преобразователь, содержащий усилина обмотке 8 значительно увеличивает- Q тель импульсов, выходом соединенный с . Образуетс  высокодобротный коле- с базой силового транзистора, в колt J. Амплитуда импульса напр жени 

батальный контур, обусловленный индук тивностью намагничивани  модулирующего трансформатора и емкост ми запертых полупроводниковых приборов, монтажа и т.п. Возникает паразитный колебательный процесс, начинающийс  от воздействи  импульса большой амплитуды разр да индуктивности обмотки 8. Через 0,5 периода паразитных ко-, лебаний (в пределах времени t ) напр жение на обмотке 8 сменит свою пол рность , что приведет к по влению на обмотке 24, а следовательно, и на входе усилител  21 импульса напр жени , которьй будет по пол рности , совпадать с полезным сигналом информации, возникающим во врем  t,. Это приводит к ложному включенг-по

лекторную цепь которого включена первична  обмотка силового трансформатора , а вторична  обмотка через

45 выпр митель и фильтр подключена к цепи нагрузки и входу схемы сравнени , выход которой подключен к входу управл ющего транзистора, подключенного черкез управл ющий диод к уп50 равл ющей обмотке модулирующего трансформатора, причем первична  обмотка модулирующего трансформатора подключена к потенциальному полюсу источника питани  через ограничиваю55 щий резистор и модулирующий транзистор база которого подключена к пр мому выходу задающего генератора, а выходна  обмотка модулирующего трансформатора через диод подключена к входу усили-1

силогзого транзистора 1 , В зависимости от параметров паразитнот о колебательного контура таких ложных вклто- чений силового транзистора 1 может

го  влени  в схеме преобразовател  имеетс  дополнительный транзистор 16, управл емьй инверсным импульсами синхронизации Е;, генератора 13. Управление происходит так, что открытым состо нием транзистора 16 замьжаетс  или вход усилител  21 (дл  схемы фиг.1), или шунтирующа  обмотка 26 (дл  схемы фиг,2) на врем  t , Этим паразитные колебани  после 0,5 периода шунтируютс  и исключаютс  принципиально из процесса функционировани  схемы.

преобразовател .

Таким образом, шунтированием обмотки модуЛирзлощего трансформатора 9 исключаютс  паразитные колебани  и устран етс  возможность их вли ни  на работоспособность однотактного

преобразовател .

Следовательно, в предлагаемом уст-

ройстве однотактного преобразовател  достигаетс  формирование пусковой характеристики определенной заданной параметрически формы, достигаетс  быстрое восстановление схемы формировани  пуска, а также исключаетс  по вление ложных импульсов включени  силового транзистора 1 .

35

Формула изобретени 

лекторную цепь которого включена первична  обмотка силового трансформатора , а вторична  обмотка через

45 выпр митель и фильтр подключена к цепи нагрузки и входу схемы сравнени , выход которой подключен к входу управл ющего транзистора, подключенного черкез управл ющий диод к уп50 равл ющей обмотке модулирующего трансформатора, причем первична  обмотка модулирующего трансформатора подключена к потенциальному полюсу источника питани  через ограничиваю55 щий резистор и модулирующий транзистор, база которого подключена к пр мому выходу задающего генератора, а выходна  обмотка модулирующего трансформатора через диод подключена к входу усили-1

тел  импульсов, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что, с целью повьпиени  надежности в работе путем повышени  помехоустойчивости и обеспечени  плавного запуска, в него введены дополни- тельна  выходна  обмотка модулирующего трансформатора с диодом и два дополнительных транзистора, каждый из которых через диод подключен к соответствующей выходной обмотке моду- лирующего трансформатора, причем база , первого из них через последовательную введенную RC-цепь соединена

потенц аль - ым полюсом источника

питани , а база второго - с инверсным выходом задающего генератора.

2. Преобразователь по п.1, отличающийс  тем, что введены два разр дных диода, один из которых включен параллельно резистору указанной RC-цепи, а другой - параллельно управл ющему переходу первого транзистора, причем оба диода включены в направлении, обратном по отношению к управл ющему переходу второго транзистора.

Vtiz. 2

LKI

U7

n

4//f

/4

fM-f

t

ШЗигу Кзвл

ipLiz.3