SU748717A1 - Стабилизированный транзисторный конвертор - Google Patents

Description

Изобретение относится к области электротехнической промышленности и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания радиоэлектронной аппаратуры, различных устройств и систем автоматйки с значительно изменяю-⁵ шейся потребляемой электроэнергией.

Известны стабилизированные транзисторные конверторы £1] и {2%

Недостатком конвертора является то, что КПД устройств существенно умень- , шается при изменении нагрузки в широком диапазоне, при отклонении ее от оптимального значения.

Наиболее близким по технической сущности является транзисторный конвертор содержащий усилитель мощности с выходным трансформатором, вторичная' обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к выходным выводам, входы тран-_м зисторов усилителя мощности связаны с широтно-импульсным модулятором, причем в базовые пени этих транзисторов включен регулирующий элемент, управляющим входом подключенный к выходу дифференциального усилителя, первый вход которого через датчик связан с цепью нагрузки, и второй выход £з].

Недостатком дачного устройства является то, что из-за наличия резисторных датчиков в цепях питания усилителей мощности в значительной степени снижается КПД устройства, рассчитанного на большую выходную мощность (более нескольких сот ватт) и работу от первичного источника тока с низким (6-12 В) уровнем напряжения.

Цель изобретения - повышение КПД транзисторного конвертора с низким входным напряжением.

Цель достигается тем, что в стабилизированном конвертере, содержащем усилитель мощности с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к выходным выводам, входы транзисторов усилителя мощности связаны с широтно-импульсным модулятором, причем в базо748717 вые цепи этих транзисторов включен регулирующий элемент, управляющим входом, подключенный к выходу дифференциального усилителя, первый вход которого через датчик связан с цепью нагрузки, указанный датчик выполнен в виде дополнительной обмотки трансформатора, выпрямителя и фильтра, а второй вход дифференциального усилителя подключен к выходным выводам конвертора.

На чертеже приведена схема стабилизированного транзисторного конвертора.

Стабилизированный транзисторный конвертор содержит задающий генератор 1, один выход которого соединен с первым входом регулирующего элемента 2. Выход регулирующего элемента соединен с первым входом прерывателя 3, соеди-. ненного своим выходом со входом усилителя мощности 4. Усилитель мощности через одну вторичную обмотку трансформатора, выпрямитель 5, фильтр 6 и- через дополнительную обмотку трансформатора, выпрямитель 7, фильтр 8 соединен со входами дифференциального усилителя 9, выход которого соединен со вторым входом регулирующего элемента 2. Выход фильтра 6 соединен с одним входом широтно-импульсного. модулятора 10, другой вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора 1, а выход модулятора со вторым · входом прерывателя 3.

При подключении к первичному источнику тока транзисторный конвертор переводится в динамический режим работы, при этом импульсы прямоугольной формы высокой частоты с задающего генератора 1 поступают в широтно-импульсный модулятор 10. На другой вход его поступает напряжение с выхода фильтра 6. В широтно-импульсном модуляторе 10 по этим двум напряжениям формируется последовательность импульсов с заданной частотой и изменяющейся длительностью. Сформированные по длительности импульсы поступают на один из входов прерывателя 3. Прерыватель 3, отпираясь на время, равное длительности импульсов, поступающих с широтно-импульсного модулятора 10 подает импульсы управления в базы транзисторов усилителя мощности 4, С основного выхода усилителя мощности 4 снимается напряжение прямоугольной формы, которое далее выпрямляется, фильтруется узлом 6 и подается на выход транзисторного конвертора, а также на вход шпротно-импульсного мо4 дулятора 10. Таким образом обеспечивается отрицательная обратная связь по напряжению, а следовательно стабилизация выходного напряжения за счет ₅ автоматического регулирования длительности управляющих импульсов.

При отклонении выходной мощности конвертора от оптимального значения дополнительно осуществляется обратная связь с помощью дифференциального усилителя 9, на один вход которого поступает сигнал с. дополнительной обмотки трансформатора усилителя мощности 4 ₁₅ через выпрямитель 7 и фильтр 8. На • другой вход дифференциального усилителя 9 подается стабильное напряжение с выхода конвертора, которое является для дифференциального усилителя опорным нап₂₀ ряжением. Сигнал рассогласования с дифференциального усилителя 9 поступает на регулирующий элемент 2, на основной вход которого поступает переменное напряжение прямоугольной формы с задающе— ₂₅ го генератора 1. Однополярные импульсы разной амплитуды (в зависимости от сигнала рассогласования) с выхода узла.

через прерыватель 3 поступают в базо- вые цепи транзисторов усилителя мощности 4, т.е. для обеспечения высокого КПД устройства во всем диапазоне изменения нагрузки конвертора введено дополнительное регулирование амплитуды управляющих импульсов в зависимости от величины нагрузки. Автоматическое регулирование амплитуды управляющих импульсов обеспечивает оптимальный рережим работы усилителя мощности 4. Этот режим обеспечивается в транзисторном конверторе тем, что с уменьшением выходной нагрузки из-за влияния внутреннего сопротивления узлов 4, 5, 6 уменьшается длительность управляющих импульсов (так как при этом первоначаль₄₅ но возрастает напряжение на выходе основного фильтра 6, срабатывает отрицательная обратная связь по напряжению для обеспечения стабилизации выходного напряжения), и, как следствие, уменьшается напряжение на выходе выпрямителя 7 и фильтра 8, не охваченных отрицательной обратной связью по напряжению. Благодаря этому на ’ выходе дифференциального усилителя 9 появляется сигнал рас55 согласования, который подзапирает регулируемый элемент 2. Последний уменьшает амплитуду выпрямленного напряжения, поступающего далее через прерыватель в базовые цепи усилителя мощности

48717 и тем самым обеспечивает необходимую для данной выходной мощности оптимальную величину входного (базового) тока, а следовательно, и максимальный КПД конвертора по всему диапазону изменения выходной мощности.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к области элек тротехнической промышлеьшости и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитани  радиоэлектрон- -НОЙ аппаратуры, различных устройств и систем автоматики с значитетьно измен ю шейс  потребл емой электроэнергией. Известны стабилизированные транзисторные конверторы и . Недостатком конверто)а  вл етс  то, что КПД устройств существенно уменьшаетс  при изменении нагрузки в широком диапазоне, при отклонешш ее от оптимального значени . Наиболее близким по технической сущности  вл етс  транзисторный конвертор содержащий усилитель мощности с выходйым трансформатором, вторична  обмотка которого через выпр митель и фильтр под ключена к выходным выводам, входы тран зисторов усилрггел  моитости св заны с широтно-импульсш.1М модул тором, гфичем в базов -1е цепи этих транзисторов включа  рег -лируи111ий эломеит, управл ющим входом подключенный к выходу дифферен1шал ого усилител , первый вход которого через датчик св зан о цепью нагрузки, и второй выход 3. Недостатком данного устройства  вл етс  то, что из-за наличи  рвзисторНЫ .Х датчиков в цеп х питани  усилителей мощности в значительной степени снижаетс  КПД устройства, рассчитанного на большую выходную мощность (более нескольких сот ватт) и работу от первичного источника тока с низким (6-12 в) уровнем напр жешш. Цель изобретени  - повышение КПД транзисторного конвертора с низким входным напр жением. Цель достигаетс  тем, что в стабилизированном конвертере, содержащем усилитель мощности с выходным трансформатором . Вторична  обмотка которого через выпр митель и фильтр подключена к выходным выводам, входы транзисторов усилител  мощности св заны с щиротно-импульсным модул тором, причем в базо37 вые цепи этих транзисторов включен регулирующий элемент, упршш юищм входом подключенный к выходу диф41ере1шиальгного усилител , первый вход которого через датчик св зан с цепью нагрузки, указанный датчик выполнен в виде дополшггельной обмотки трансформатора, выпр мител  и фильтра, а второй вход дифференциального усилител  подключен к выходшлм выводам конвертора, На чертеже приведена схема стаб1тизировашюго транзисторного конвертора. Стабилиз фованный транзисторный конвертор содержит задающий генератор 1, ОДШ1 выход которого соединен с первы входом регулирующего элемента 2. Выход регулирующего элемента соединен с первым входом прерывател  3, соеди-. ненного своим выходом со входом усилител  мощности 4. Усилитель моищости через одну вторичн ю обмотку трансформ тора, выпр митель 5, фильтр 6 и. через дополнительную обмотку трансформатора, выпр митель 7, фильтр 8 соединен со входами дифференциального усилител  9, выход которого соединен со вторым входом регул1фующего элемента 2. Выход фильтра 6 соединен с одним входом широ но-импульсиого. модул тора 10, другой вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора 1, а выход модул тора со вторым входом прерывате При подключении к первичному источн ку тока транзисторный конвертор переводитс  в динамический режим работы, при этом импульсы пр моугольной формы высокой частоты с аада ощего генератор 1 поступают в Щ1фотно-имнульсный моду л тор Ю. На другой вход его поступает напр же1ше с выхода фильтра 6, В широтно-импульсном модул торе 10 по этим двум напр жени м формируетс  последовательность импульсов с заданно частотой и измен ющейс  длительностью Сформирова1шые по длительности импуль сы поступают на один из входов прерь вател  3. Прерыватель 3, отп1фа сь на врем , равное длительности импульсов, поступающих с широтно-икшульсного модул тора Ю подает импульсы управлени в боаы транзисторов усшиггел  мощности Л, С основного выхода ус1и1ител  мощ ности 4 сшгмаетс  напр жение пр моугольной форк1ы, которое далее выпр мл  втс  фильтруетс  узлом 6 и подаетс  на выход транзисторного конвертора, а также На вход Ш1фотно-импульсного мо74 дул тора 10. Таким образом обеспечиваетс  отрицательна  обратна  св зь по напр жению, а следовательно стабилизаци  выходного напр жени  зп счет автоматического регулировани  длительности управл ющих импульсов. При отклонении выходной мощности конвертора от оптимального значени  допошштельно осуществл етс  обратила св зь с помощью дифференциального уси лител  9, на один вход которого поступает сигнал с.дополнительной обмотки трансформатора усилител  мощности 4 через выпр митель 7 и фильтр 8. На другой вход дифференциального усилител  9 подаетс  стабильное напр жение с выхода конвертора, которое  вл етс  дл  дифференциального усилител  опорным напр жением . Сигнал рассогласовшш  с дифферерщиального усилител  9 поступает на регул1фующий элемент 2, на основной вход которого поступает переменное напр жение пр моугольной формы с задающего генератора 1. Однопол рные импульсы разной амплитуды (в зависимости от сигнала рассогласовани ) с выхода узла. 2через прерыватель 3 поступают в базовые цепи транзисторов усилител  мощности 4, т.е. дл  обеспечени  высокого .КПД устройства во всем диапазоне изменени  нагрузки конвертора введено дополш1тельное регулирование амплитуды управл ющих импульсов в зависимости от величины нагрузки. Автоматическое регулирование амплитуды управл ющих импульсов обеспечивает оптимальный рережим работы усил.ител  мощност 4. Этот режим обеспечиваетс  в транзисторном конверторе тем, что с уменьшением выходной нагрузки it3-3a вли ни  внутреннего сопротивлени  узлов 4, 5, 6 уменьшаетс  длительность управл ющих импульсов (так как при этом первоначально возрастает напр жение на выходе основного фильтра 6, срабатывает отр щательна  обратна  св зь по напр жению дл  обеспечени  стабилизации выходного напр же ш ), и, как следствие, уменьшаетс  напр жение на выходе выпр мител  7 и фильтра 8, не охваченных отрицательной обратной св зью по напр женто. Благодар  этому на выходе дифференциальногх5 усилител  9 по вл етс  сигнал рассогласовани , который подзапирает регулируемый элемент 2. Последний уменьшает ампл1Ггуду вьшр  мленного напр жени , поступающего далее через прерыватель 3в базовые цепи усилител  мощности 5 4 и тем самым обеспечивает необходимую дл  данной выходной мощности оптимальную величш1у входного (базового ) тока, а следовательно, и максимал ный КГ1Д конверт за по всему диапазону изменени  выходной мощности. Формула изобретени  Стабш1И31фованный транзисторный конвертор, содержащий усилитель мощности с выходным трансформатором вто рична  обмотка которого через выпр митель и фильтр подключена к выходным выводам, входы транзисторов усилител  мощности св заны с широтно-импульс1й1 модул тором, причем в базовые цепи этих транзисторов включен регулирую76 щий элемент, управл ющим входом подключенный к выходу дифференциального усилител , первый вход которого через датчик св зан с цепью нагрузки, и второй выход, отличающийс  тем, что, с целью увеличе1ш  КПД указанный датчик выполнен в виде дополнительной обмотки трансформатора, вьшр мител  . и фильтра, а второй вход подключен к выходным выводам конвертора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР . № 28806.3, кл. Q 05 F 1/10, 1969.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 505097, кл. Н 02 М 3/335, 1972.
3. 3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2038598/07, кл. Н 02 М 7/537, 1974.