SU653694A1

SU653694A1 - Stabilized dc-to-dc voltage converter

Info

Publication number: SU653694A1
Application number: SU752102227A
Authority: SU
Inventors: Евгений Алексеевич Кривешко; Николай Борисович Марченко
Original assignee: Предприятие П/Я М-5344
Priority date: 1975-02-05
Filing date: 1975-02-05
Publication date: 1979-03-25

Description

Изобретение отлоситс к электротехнике и предназначено д.л использовани в качестве вторичного источника электропитани различных радиоэлектронных устройств.The invention relates to electrical engineering and is intended for use as a secondary source of power for various electronic devices.

Известны стабилизированные преобразователи напр жени , содержащие двухтактный инвертор с трансформаторным выходом 1, 2.Наиболее близким к изобретению по техническому решению вл етс стабилизированный преобразователь носто нного напр жени в посто нное, содержащий задающий генератор, усилитель .мощности на транзисторах , предварительный усилитель, включенный между выходом задающего генератора и входом усилител мощности, ключевой элемент на транзисторе, включенный-в питающую цепь предварительного усилител , измерительно-усилительный узел, входом соединенный с выводами дл подключени нагрузки, а выходом - со входом широтноимпульсного модул тора, и вспомогательный источник посто нного напр жени 3.Known stabilized voltage transducers containing a push-pull inverter with a transformer output of 1, 2. The closest to the invention according to the technical solution is a stabilized voltage-to-constant voltage converter containing a master oscillator, an amplifier with transistors, a preamplifier connected between the output of the master oscillator and the input of the power amplifier, the key element on the transistor included in the power supply circuit of the pre-amplifier, measuring-amplification the output node, the input connected to the terminals for connecting the load, and the output to the input of the pulse-width modulator, and an auxiliary source of constant voltage 3.

Недостатком известных преобразователей вл етс отсутствие защиты транзисторов усилител мощности от перегрузки воA disadvantage of the known converters is the lack of protection of the transistors of the power amplifier against overload during

врем переходных процессов, возникающих нри включении и выключе1Н1и преобразовател .transient time occurring when the converter is turned on and off.

Цель изобретени - защита транзисторов усилител мощности от перегрузки во врем переходных процессов, возникаюпхнх при включении и выключении преобразовател .The purpose of the invention is to protect the transistors of the power amplifier against overload during transients that occur when the converter is turned on and off.

Эта цель достигаетс тем, что в стабилизированный преобразователь посто нного напр жени в посто нное, содержащий задающий генератор, усилитель мощности на транзисторах, предварительный усилитель, включенный между выходом задающего генератора и входом усилител мощности, ключевой элемент на транзисторе, включенный в питающую цепь предварительного усилител , измерительно-усилительный узел, входом соединенный с выводами дл подключени нагрузки, а выходом - со входом широтно-имнульсного модул тора, и вспомогательный источник посто нного напр жени , введены дополнительный источник посто нного напр жени , включенный встречно вспомогательному источнику посто нного напр жени и защитный транзистор, подключенный эмиттером к эмиттеру транзистоpa ключевого элемента, коллектором - к базе транзистора ключевого элемента, а базой через резистор.,соединенный с выходом вспомогательного источника посто нного напр жени и через цепочку из последовательно соединенных стабилитрона и резистора - с выходом дополнительного источника посто нного напр жени . Принципиальна электрическа схема стабилизированного преобразовател посто нного напр жени в посто нное представлена на чертеже. Стабилизированный преобразователь содержит задающий генератор 1, предварительный усилитель 2, усилитель мощности 3, на транзисторах, ключевой элемент 4 на транзисторе, измерительно-усилительный узел 5; вспомогательный источник посто нного напр жени на диодах 6 и 7 и конден саторе 8, широтно-импульсный модул тор на транзисторах 9, 10, выпр митель II, конденсатор 12 и резисторы 13, 14, 15, 16. Кроме того преобразователь содержит дополнительный источник посто нного напр жени на диодах 17, 18, конденсаторе 19 и орган защиты на защитном транзисторе 20, стабилитроне 21 и резисторах 22 и 23. К эмиттеру транзистора 10 широтно-импульсного модул тора подключен опорный стабилитрон 24. Стабилизированный преобразователь работает следующим образом. При подаче на входные зажимы напр жени питани начинает генерировать задаю щий генератор I, синхронизиру работу пред варительного усилител и щиротно-импульсного модул тора. При этом на выходной диагонали выпр мител 11 по вл ютс импульсы пилообразной формы. Когда пилообразное напр жение превышает величину напр жени на стабилитроне 24, транзисторы 10 и 4 заперты, а следовательно,напр жение с конденсатора 8 не подаетс на предварительный усилитель и напр жение на его выходе равно нулю. В момент сравнени пилообразного напр жени с напр жением на стабилитроне 24 открываютс транзисторы 10 и 4, а предварительный усилитель подключаетс к вспомогательному источнику посто нного напр жени . С этого момента начинает протекать ток через тот из транзисторов предварительного усилител , к базовым цеп м которого в данный полупериод приложено открывающее напр жение , снимаемое с задающего генератора. На выходных обмотках трансформатора предварительного усилител по вл етс импульс напр жени , дл щийс до окончани полупериода напр жени задающего генератора. При этом открыт один из силовых транзисторов усилител мощности. В следующий полупериод цикл повтор етс , с той лишь разницей, что открываютс другие транзисторы предварительного усилител и усилител мощности. Таким образом, на выходе усилител мощности формируетс переменное пр моугольное напр жение с паузой на нуле, которое после выпр млени и фильтрации подаетс на нагрузку. При увеличении , например, выходного напр жени по какой-то причине происходит уменьщение напр жени на выходе измерительноусилительного узла, в результате чего уменьщаетс ток транзистора 9 и скорость перезар да конденсатора 12. При этом момент сравнени пилообразного напр жени с напр жением стабилитрона 24 наступит позже по отнощению к началу полупериода. Следовательно, длительность импульса на выходе усилител мощности уменьшитс таким образом, что выходное напр жение останетс неиз.менным. При запуске преобразовател , как отмечалось выше, происходит зар д входного конденсатора и конденсатора 8 с конечной скоростью. Вследствие того, что база транзистора 20 через резистор 23 подключена к вспомогательному источнику посто нного напр жени , транзистор 20 открыт и шунтирует переход эмиттер-база ключевого элемента транзистора 4, поддержива его в закрытом состо нии и преп тству протеканию тока через транзисторы предварительного усилител и усилител мощности. Такое состо ние схемы длитс до тех пор, пока напр жение на конденсаторах 19 и 8 не достигнет напр жени стабилизации стабилитрона 21, после чего начинает протекать ток по цепи резистор 22, стабилитрон 21, резистор 23. Параметры этой цепи легко могут быть выбраны так, чтобы после включени стабилитрона 21 потенциал базы транзистора 20 стал запирающим. После выключени транзистора 20 становитс возможным нормальное функционирование схемы , на работу которой в дальнейшем он не оказывает никакого вли ни . Параметры стабилитрона 21 выбираютс таким образом, чтобы напр жение на конденсаторе 8 в момент включени стабилитрона 21 было достаточным дл обеспечени режима насыщени транзисторов усилител мощности. При выключении преобразовател либо в аварийных режимах устройство работает в обратном пор дке. При снижении напр жени на конденсаторах 19 и 8 до величинь напр жени стабилизации стабилитрона 21 происходит открьшание транзистора 20, который выключает транзистор 4 и тем самым снимает питание с предварительного усилител . Таким образом, исключаетс возможность ненасыщенных режимов транзисторов усилител мощности и обеспечиваетс защита их от импульсных перегрузок во врем включени и выключени преобразовател .This goal is achieved by the fact that a stabilized DC / DC converter containing a master oscillator, a transistor power amplifier, a preamplifier connected between the output of the master oscillator and the input of the power amplifier is a key element on the transistor. , measuring and amplifying unit, the input connected to the terminals for connecting the load, and the output - to the input of the pulse-width modulator, and the auxiliary source constant An additional DC voltage source connected to the auxiliary DC voltage source and a protective transistor connected by the emitter to the emitter of the key element transistor, the collector to the key element base of the transistor, and the base through the resistor connected to the output of the auxiliary voltage are introduced. source of constant voltage and through a chain of series-connected zener diodes and a resistor - with the output of an additional source of constant voltage. The principal electrical diagram of a stabilized DC / DC converter is shown in the drawing. The stabilized converter contains the master oscillator 1, the preamplifier 2, the power amplifier 3, transistors, the key element 4 on the transistor, the measuring and amplifying unit 5; auxiliary source of constant voltage on diodes 6 and 7 and capacitor 8, pulse-width modulator on transistors 9, 10, rectifier II, capacitor 12 and resistors 13, 14, 15, 16. In addition, the converter contains an additional source constant Voltage on diodes 17, 18, capacitor 19 and protection element on protective transistor 20, zener diode 21 and resistors 22 and 23. A reference zener diode 24 is connected to the emitter of transistor 10 of a pulse-width modulator. The stabilized converter operates as follows. When applied to the input terminals, the power supply voltage starts to generate the master oscillator I, synchronizing the operation of the preamplifier and the tweak-pulse modulator. At the same time, sawtooth pulses appear on the output diagonal of the rectifier 11. When the saw-tooth voltage exceeds the voltage across the zener diode 24, the transistors 10 and 4 are locked, and therefore the voltage from the capacitor 8 is not applied to the preamplifier and the voltage at its output is zero. At the time of comparing the sawtooth voltage with the voltage on the Zener diode 24, the transistors 10 and 4 are opened, and the preamplifier is connected to an auxiliary constant voltage source. From this point on, a current begins to flow through that of the transistors of the preamplifier, to the base circuits of which an opening voltage is applied to the given half-period, which is removed from the master oscillator. A voltage pulse appears on the output windings of the preamplifier transformer, which continues until the end of the half cycle of the master oscillator voltage. When this is open, one of the power transistors power amplifier. In the next half cycle, the cycle is repeated, with the only difference being that other transistors of the preamplifier and the power amplifier are opened. Thus, at the output of the power amplifier, an alternating rectangular voltage with a pause at zero is generated, which, after straightening and filtering, is applied to the load. An increase in, for example, the output voltage for some reason causes a decrease in the voltage at the output of the measuring amplifier node, resulting in a decrease in the current of the transistor 9 and the recharge rate of the capacitor 12. At the same time, the comparison of the sawtooth voltage to the Zener diode 24 comes later in relation to the beginning of the half period. Therefore, the pulse duration at the output of the power amplifier is reduced in such a way that the output voltage remains unchanged. When starting the converter, as noted above, the input capacitor and capacitor 8 are charged at a finite rate. Due to the fact that the base of the transistor 20 is connected through the resistor 23 to an auxiliary DC voltage source, the transistor 20 is open and shunts the emitter-base junction of the key element of the transistor 4, keeping it in a closed state and preventing current from flowing through the transistors of the preamplifier and amplifier power. This state of the circuit lasts until the voltage on the capacitors 19 and 8 reaches the stabilization voltage of the Zener diode 21, after which the resistor 22, the Zener diode 21, and the resistor 23 begin to flow through the circuit. so that after the Zener diode 21 is turned on, the potential of the base of the transistor 20 becomes locking. After turning off the transistor 20, the normal operation of the circuit becomes possible, the operation of which in the future it has no effect. The parameters of the Zener diode 21 are chosen so that the voltage on the capacitor 8 at the time of turning on the Zener diode 21 is sufficient to ensure the saturation mode of the transistors of the power amplifier. When the converter is turned off or in emergency mode, the device works in reverse order. When the voltage decreases on the capacitors 19 and 8 to the magnitude of the voltage stabilizing the Zener diode 21, the transistor 20 opens, which turns off the transistor 4 and thus removes power from the preamplifier. Thus, the possibility of unsaturated modes of power amplifier transistors is eliminated and they are protected from impulse overloads during switching on and off of the converter.

Claims

1. USSR Author's Certificate No. 278781, cl. G 05 F 1/52, 1968.

2. USSR author's certificate number 420063, cl. H 02 M 3/32, 1972.

3. USSR author's certificate number 419877, cl. G 05 F 1/64, 1972.