SU1398046A1 - Однотактный стабилизирующий преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  во вторичных.источниках электропитани  малой мощности. Цель изобретени  - повышение.КПД и стабильности выходного напр жени . Стабилизирующий преобразователь содержит трансформатор 1, имеющий первичную 2, вторичную 5, базовую 9 и дополнительную 12 обмотки. Цепь отрицательной обратной св зи 14 содер Д1т источник опорного напр жени  15, резистивный делитель 16 и операционный усилитель 17. Подключение выхода операционного усилител  17 к базе транзистора 3 обеспечивает дополнительный ток перезар да конденсатора 10 в базовой цепи от низковольтного источника, что позвол ет существенно увеличить значение запускающего резистора 23 и тем самым снизить суммарные потери мощности. Переключение транзистора 3 происхо- дит под воздействием регенеративного процесса, форсированно, без ограничени  запирающего напр жени , что уменьшает длительность выключени  и потери в преобразователе. 2 ил. (Л

Description

со со

00

о

4

О5

10

11398046

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и предназначено дл  использовани  во вторичных источниках электропитани  малой мощности, рассчитанных на применение в сет х посто нного тока с большим диапазоном изменени  питающего напр жени ,

Цель изобретени  - повышение КПД и стабильности выходного напр жени ,

На фиг. 1 приведена принципиальна  схема.преобразовател ; на фиг, 2 - диаграммы по сн ющие работу схемы.

Стабилизирующий преобразователь содер дат трансформатор 1, имеющий первичную обмоТку 2, подключенную через транзистор 3 к входным выводам А преобразовател , вторичную обмотку 5, подключенную через первьш диод 6 к выходу 7 преобразовател , шунтиро- вайному первым конденсатором 8, базовую обмотку 9, подключенную через последовательно соединенные второй онденсатор 10 и резистор 11 параллельно эмиттерному переходу транзистора , дополнительную обмотку 12, подключенную через второй диод 13 к вхоу 14 отрицательной обратной св зи, содержащей источник 15 опорного напр жени , резистивный делитель 30 16 и операционный усилитель 17, причем -выход последнего подключен через ограничивающий резистор 18 к базе- транзистора 3. Обща  точка базовой и дополнительной обмоток соединена через четвертый конденсатор 19 с катодом третьего диода 20 и анодом чет йертого диода 21, катод которого сое динен с положительным выводом пита- Йи - операционного усилител  и выво- 4ом третьего конденсатора 22. Между базой и коллектором транзистора включен запускающий резистор 23. В цепь эмиттера транзистора могут быть вклю- чены резистор 24 и конденсатор 25, Положительный вывод питани  операционного усилител  17 подключен к входу цепи 14 обратной св зи, а второй вывод конденсатора 22 - к отрицательному входному выводу преобразовател 

t5 н

20 н

25 в

35

40

45

50

На фиг. 2 приведены следующгте диаграммы: , - напр жение-на коллекторе транзистора 3; Ij,j --ток коллек0

0

Стабилизирующий преобразователь работает следующим образом.

При подаче питающего напр жени  на входные выводы 4 возникает ток, протекающий через запускающий резистор 23 и базу транзистора 3. Вследствие регенеративного процесса, образующегос  под воздействием положительной обратной св зи, транзистор 3 насьщаетс  (момент времени t), диаграмма 1, фиг. 2, питающее напр жение оказываетс  подключенным к первичной обмотке 2, создава  в ней ли-

5 нейно нарастающий ток (диаграмма 2, фиг.2), В базу транзистора течет экспоненциально спадающий ток (диаграмма 3, фиг,2) по цепи: обмотка 9, конденсатор 10, резистор 11. Экспо0 ненциальный спад тока базы объ сн етс  зар дом конденсатора 10,, напр жение на котором показано на диаграмме 4 (фиг,2), Рост тока коллектора и уменьшение тока базы транзистора при5 водит к тому, что в момент времени t, транзистор выходит из области на- сьш(ени  и входит в активньш режим. Ток коллектора (ток, протекающий че-. рез первичную обмотку трансформатора) уменьшаетс , что вызывает изменение пол рности напр жени  на обмотках трансформатора. В результате развивающегос  регенеративного процесса транзистор запираетс  и энерги , запасенна  в трансформаторе, через обмотку 5 и-диод 6 передаетс  на выход преобразовател . Одновременно с этим запасенной энергии через обмотки 9 и 12 и диод 13 поступает на вход цепи обратной св зи и из обмотки .9 через диод 20 - в конденсатор 19, К базе транзистора, начина  с момента t, , приложено отрицательное напр жение (диаграмма 5), равное сумме напр жений на конденсаторе 10 и обмотке 9, К моменту времени t заканчива

5

0

5

етс  процесс перекачки энергии из трансформатора. Напр жение на обмотках трансформатора уменьшаетс  до нул , диоды 6, 13 и 20 закрыты обратным напр жением соответствующих зар женных конденсаторов (конденсаторы 8 19 источника 15 опорного напр жени  соответственно), напр жение на

тора.транзистора; 1 ток базы тран- базе транзистора отрицательной пол ри

00

зистора;

денсаторе 10; Uj базе транзистора питани ,

- папр пение на - напр жение на

- напр жение

ности равно остаточному напр жению на конденсаторе 10,

Под действием тока, протекающего через резистор 23, конденсатор 10

ности равно остаточному напр жению на конденсаторе 10,

Под действием тока, протекающего через резистор 23, конденсатор 10

плавно разр жаетс , в напр жение на базе транзистора постепенно увеличиваетс , В момент времени t, (диаграмма ) напр жение на базе транзистора

достигает порогового значени  U ,

при котором транзистор из области отсечки переходит в активный режим. результате регенеративного процесса транзистор легко входит в насьицение , и вновь повтор ютс  все процессы, рассмотренные, начина  с момента t. При очередном включении транзистора через диод 21 зар жаетс  конденсатор 22 до напр жени , равного сумме на пр жений на конденсаторе 19 и обмотке 9. По истечении нескольких циклов повышаетс  напр жение на выходе преобразовател , на входе цепи обратной св зи и на конденсаторе 22. Причём напр жение на выходе, преобразовател  и на входе цепи отрицательной обрат- ной св зи однозначно св заны между собой по величине, и пропорциональны числам витков обмоток 5 и сумме витков обмоток 9 и 12 соответственно.

Если выходное напр жение преобразовател  еще не достигло заданной величины, определ емой соответствую- щим выбором напр жени  источника 15 И соотношением резисторов делител  16, то на выходе операционного уси- . лител  17 возникнет положительньгй потенциал , и через резистор 18 в крн- денсатор 10 поступает дополнительный ток, ускор ющий рост напр жени  на базе транзистора (пунктирные линии на диаграммах, фиг.2). В результате врем  выключенного состо ни  транзистора сокращаетс , а частота его .пере ключени  увеличиваетс . Увеличение частоты коммутации транзистора приводит к росту напр жени  на выходе преобразовател , а также на входе цепи

14 и конденсаторе 22, что способству-: с значительно меньшим питающего. Кроме ет еще большему увеличению частоты того, в предлагаемом преобразователе и

коммутации и, следовательно,росту указанных напр жений. При достижении выходным напр жением заданного значени  положительный потенциал на выходе усилител  17 уменьшаетс , рост частоты коммутации прекращаетс , и преобразователь работает в режиме стабилизации напр жени  на входе цепи 14 отрицательной обратной св зи,: а следовательно, будет стабильным и выходное напр жение преобразовател . Вс кое изменение питающего напр жени  или других дестабилизирзп(щих факто50

55

уменьшены коммутационные потери мощности за счет сильного форсировани  тока базы транзистора. Повьш ение стабильности выходного напр жени  дости гаетс  применением операционного уси тел , обладающего большим коэффициентом усилени  и тем, что питание- усилител  и источника опорного пр жепи  осуществл етс  ста ильным напр жением.

Формула и 3 о б р е т е 1 и   Однотактный стабилизирующий преобразователь посто нного напр жени .

ров, вли ющих на выходное напр жение ; преобразовател , вызывает соответствующее изменение выходного напр жени  усилител  17, которое корректирует частоту преобразовани  таким образом, чтобы напр жение на входе цепи 14 (на выходе преобразовател ) оставалось неизменным.

0 В случае возникновени  чрезмерной перегрузки или короткого замыкани  на выходе преобразовател  -происходит резкое уменьшение напр жений на всех обмотках трансформатора на интервале

5 времени выключенного состо ни  транзистора . В результате уменьшаютс  напр жени  на входе цепи отрицательной обратной св зи и на положительном выводе питани  усилител . Умень0 шаетс  и становитс  близким к нулю напр жение на выходе усилител  17, скорость перезар да конденсатора 10 определ етс  лишь током через резистор 23, что приводит к резкому умень5 шению частоты коммутации транзистора, и преобразователь ра ботает в режиме малых токов потреблени  до сн ти  перегрузки.

С целью повышени  устойчивости

0 преобразовател  и уменьшени  вли ни  величины питающего напр жени  на ам- плитуду коммутируемых транзистором,. токов, в цепь его эмиттера могут быть включены резистор 2-4 и конденсатор 25, выполн ющие роль местной отрицательной обратной св зи по току.

Пpeдлaгae G Iй стабилизирующий преобразователь обладает более высоким КПД и стабильнрстью выходного напр 0 жени . Повьш1ение КПД достигаетс  жением мощности в запускающем резисторе путем обеспечени  дополнительного тока перезар да конденсатора базовой цепи от источника С напр жением.

5

значительно меньшим питающего. Кроме того, в предлагаемом преобразователе

уменьшены коммутационные потери мощности за счет сильного форсировани  тока базы транзистора. Повьш ение стабильности выходного напр жени  достигаетс  применением операционного уси- тел , обладающего большим коэффициентом усилени  и тем, что питание- усилител  и источника опорного пр жепи  осуществл етс  ста ильным напр жением.

Формула и 3 о б р е т е 1 и   Однотактный стабилизирующий преобразователь посто нного напр жени .

содержащий трансформатор с первичной обмоткой, подключенной через транзис- toT к входным выводам лреобразовате- л , вторичной обмоткой, подключенной :через первьй диод к выходу преобразовател , шунтированному первым конденсатором , базовой обмоткой, подключенной через последовательно соединенные второй конденсатор и резистор параллельно эмиттерному переходу транзистора , дополнительной обмоткой, подключенной через второй диод к входу Цепи отрицательной обратной св зи, с;одержащей источник опорного напр - ж|ени , резистивный делитель и усили- т|ель сигнала рассогласовани , третий и; четвертый диоды и запускающий ре- з сстор, отличающийс  тем.

, с целью повышени  КПД и стабиль- 20 запускающий резистор включен

н1ости выходного напр жени  преобразо- ,- введены третий и четвертый

межд,у коллектором зистора,

и базой тран

0

конденсаторы, ограничивающий резистор, усилитель сигнала рассогласовани  выполнен на операционном усилителе, отрицательный вывод питани  которого подключен к аноду второго диода, а положительньй вывод через третий конденсатор - к отрицательному выводу входа преобразовател , выход операционного усилител  через ограничивающий резистор соединен с базой транзистора, базова  и дополнительные обмотки соединены между собой последовательно, а их обща  точка соединена через четвертый конденсатор с катодом третьего и анодом четвертого диодов, при этом катод четвертого диода соединен с положительным выводом питани  операционного усилител .

межд,у коллектором зистора,

и базой тран

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, подключенной через транзистор к входным выводам преобразователя, вторичной обмоткой, подключенной через первый диод к выходу преобразоВателя, шунтированному первым конденсатором, базовой обмоткой, подключенной через последовательно соединенные второй конденсатор и резистор парал- ]q дельно эмиттерному переходу транзистора, дополнительной обмоткой, подключенной через второй диод к входу Цепи отрицательной обратной связи, содержащей источник опорного напряжения, резистивный делитель и усилитель сигнала рассогласования, третий И четвертый диоды и запускающий резистор, отличающийся тем, чЩо, с целью повышения КПД и стабиль- 2Q н|ости выходного напряжения преобразователя,· введены третий и четвертый конденсаторы, ограничивающий резистор, усилитель сигнала рассогласования выполнен на операционном усилителе, отрицательный вывод питания которого подключен к аноду второго диода, а положительный вывод через третий конденсатор - к отрицательному выводу входа преобразователя, выход операционного усилителя через ограничивающий резистор соединен с базой транзистора, базовая и дополнительные обмотки соединены между собой последовательно, а их общая точка соединена через четвертый конденсатор с катодом третьего и анодом четвертого диодов, при этом катод четвертого диода соединен с положительным выводом питания операционного усилителя, а запускающий резистор включен между коллектором и базой транзистора.