SU909670A1 - Импульсный стабилизированный преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Description

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБШЖЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относи.тс  к электротехнике и может быть использовано в цеп х питани  различных радиотехнических устройств.

Известны импульсные стабилизированные преобразователи посто нного напр жени , совмещающие в одном устройстве функции стабилизации и преобразовани  напр жени  источника питани  1.

Наиболее близким .по технической сущности к предлагаемому  вл етс  импульсный стабилизированный преобразователь посто нного напр жени  , содержащий накопительный дроссель , выходной трансформатор, два переключающих транзистора, емкостный -делитель выходного напр жени , к средней точке которого подключен один из выводов первичной обмотки выходного трансформатора, модул тор длительности импульсов, подключенный входом к выпр мителю вторичной обмотки выходного трансформатора , одним выводом - к базе одного переключающего транзистора, а другим выходом - к базе другого переключающего транзистора.

Условием нормальной работы устройства  вл етс  недопустимость одновременного закрытого состо ни  переключамдих транзисторов. В момент одновременного открытого состо ни  переключающих транзисторов

10 токи их коллекторов направлены через секции первичной обмотки трансформатора встречно. Поэтому напр жение на первичной обмотке отсутствует и все выходное напр жение при15 кладываетс  к накопительному дросселю , что приводит к накоплению в нем магнитной энергии. При очередном запирании одного из переключающих транзисторов к соответствующей

Claims (2)

1. 20 секции первичной обмотки трансформатора прикладываетс  сумма ЭДС самоиндукции на дросселе и выходного напр жени  питани . Если напр жение питани  колеблетс  в широких пр делах, то, измен   врем  .одновременного наховдени  переключаюц№1х транзисторов в открытом состо нии (т.е. врем  перекрыти ) при посто н ном периоде переключений, можно изменить ЭДС самоиндукции накопительного дроссел  таким образом, что сумма ЭДС самоиндукции дроссел  и выходного напр жени  питани  оставалась бы посто нной. Следовательно , Остаютс  посто нными амплитуда переменного напр жени  на первинной обмотке трансформатора и выпр мленные напр жени  на вторичных обмотках, уровень которых зависит от коэффициентов трансформации К недостаткам известного устрой ства относитс  то, что намагничива ние сердечника выходного трансформ тора из-за разности токов коллекторов переключакнцих транзисторов, наход щихс  одновременно в открыто состо нии (в рассматриваемом устройстве с целью выравнивани  токов коллекторов в цепи эмиттеров перекл чакицих транзисторов включены вырав нивающие резисторы, что приводит к дополнительным потер м мощности), а также потери мощности на активном сопротивлении первичной обмотки трансформатора, когда переключающие транзисторы одновременно наход тс  в открытом состо нии, и увели ченные размеры трансформатора из-з наличи  двух секций первичной обмотки трансформатора.Цель изобретени  - исключение во можности намагничивани  сердечника трансформатора и увеличение КЩ. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве накопительный дрос сель включен по автотрансформаторно схеме, крайние выводы накопительного дроссел  через коллекторные переходы переключакщих транзисторов подключены к шинам питани  с табилизатора , а средн   точка накопительного дроссел  соединена с другим вы водом первичной обмотки выходного трансформатора. Модул тор длительности состоит из мультивибратора, используемого в качестве задающего генератора, дв ждущих мультивибраторов, соединенных входами с выходами мультивибратора через пусковые конденсаторы и именшщх управл емые сопротивлени  на транзисторах в цеп х баз основны транзисторов мультивибратора, двух делителей на резисторах в цеп х эмит- . теров транзисторов управл емых сопротивлений , источника опорного напр жени  в цеп х без транзисторов управл емых сопротивлений, подключенные к выпр мителю вторичной обмотки выходного трансформатора. На чертеже представлена принципиальна  схема импульсного стабилизированного преобразовател  посто нного напр жени . В устройстве накопительный дроссель 1 одним из крайних выводов подключен к коллектору переключающего транзистора, выполненного составным на транзисторах типап-р-п 2,3, при этом эмиттер переключающего транзистора 2 соединен с отрицательной шиной питани  и отрицательным полюсом конденсатора 4 верхнего плеча емкостного делител , а его база соединена с эмиттером согласукицего транзистора 3. Другим крайним выводом накопительный дроссель 1 подключен к эмиттеру переключакидего транзистора , выполненного составным на транзисторах типа п-р-п.5, 6, при этом коллектор переключающего тран- . зистора 5 соединен с положительной шиной питани , эмиттером согласующего транзистора 6 типар-п-ри положительным полюсом конденсатора 7 нижнего плеча емкостного деЛител , а его база - с коллектором согласугацего транзистора 6. Средн   точка дроссел  1 подключена к выводу первичной обмотки 8 вькодного трансформатора , а другой вывод которой подключен к средней точке емкостного делител  на конденсаторах 4 и 7. К положительной шине питани  подключены эмиттеры транзисторов 9 и 10 типар -п-р симметричного мультивиб- ратора 11, эмиттеры транзисторов 12 и 13 типар-0-р ждущего мультивибратора 14 с врем задающим конденсатором 5, подключенным к коллектору транзистора 12 и другим выводом - к базе транзистора 13 и коллектору врем задающего сопротивлени  на транзисторе 16 типаг1-р-пи эмиттеры транзисторов 17 и 18 типар -п-р ждущего мультивибратора 19 с врем задающим конденсатором 20, подключенным к коллектору/транзистора 17 и другим выводом - к базе транзистора 18 и коллектору врем задающего сопротивлени  на транзисторе 21 типап-р-п. Коллектор транзистора 9 мультивибратора 11 соединен через пусковой конденсатор 22 с базой транзистора 17 ждущего мультивибратора 19, а коллектор транзистора 10 соединен через другой пусковой конденсатор 23 с базой транзистора 12 ждущего мультивибратора 14. Базы управл емых сопротивлений на транзисторах 16 и 21 соединены с катодом.стабилитрона 24 источника опорного напр жени , соединенного анодом с резисторами в цеп х коллекторов транзисторов мультивибраторов 11, 14 и 19 и отрицательной шиной питани , а также пусковым резистором 25, соединенным с отрицательной шиной питани . Эмиттер управл емого сопротивлени  на транзисторе 16 соединен со средней точкой делител  на резисторах 26 и 27 измерительного элемента, при этом резистор 27 нижнего плеча делител  соединен с отрицательным полюсом выпр мител  28, подключенно го к вторичной обмотке 29 выходного трансформатора, и отрицательной шиной питани , а резистор 26 с положительным полюсом выпр мител  29. Эмиттер управл емого сопротив лени  на транзисторе 21 соединен со средней точкой другого делител  на резисторах 30 и 31 измерительного элемента, при этом резис- ор 31 нижнего плеча делител  соединен с отрицательным полюсом выпр мител  28 а резистор 30 - с положительным полюсом выпр мител  28. База согласующего транзистора 3 подключена через резистор 32 смещени  к коллектору транзистора I3 ждущего мультивибратора 14, а база согласукицего транзис тора 6 подключена через резистор 33 смещени  к коллектору транзистора 17 ждущего мультивибратора 19. Импульсный стабилизированный пре- образователь посто нного напр жени  работает следук цим образом, При включении напр жени  питани  на базы управл емых сопротивлений на транзисторах 16 и 21 подаетс  через пусковой резистор 25-положительное напр жение, отпирающее эти транзисторы , что приводит оба ждущих мультивибратора в устойчивое состо ние , при. котором транзисторы 12 и 17 закрыты, а транзисторы 13 и 18 - открыты . Вследствие этого на базу согл сующего транзистора 6 с коллектора закрытого транзистора 17 через резистор 33 смещени  поступает отрицательное напр жение, а на базу согласующего транзистора 3 с коллектора открытого транзистора 13 через резистор 32 смещени  - положительное напр жение , в результате чего оба составных переключающих транзистора 2, 3, и 5, 6 открываютс  и вход т в режим насыщени . В дросселе 1 по влдетс  ток и в нем накапливаетс  магнитна  энерги . Напр жение на обмотке 8 выходного трансформатора равно нулю, так.как потенциалы средних точек накопительного дроссел  1. и емкостного делител  на конденсаторах 4 и 7 равны. Переключающие транзисторы 2 и 5 наход тс  в открытом состо нии очень короткое врем , так как одновременно запускаетс  симметричный мультивибратор 11 {со скважностью импульсов , равной двум). Допустим, что в первый момент транзистор 10 мультивибратора 11 закроетс , а транзистор 9 - откроетс . В момент зар да пускового конденсатора 23 к базе транзистора 12 ждущего мультивибратора 14 будет приложено отрицательное напр жение и транзистор 12 откроетс , а транзистор 13 закроетс , т.е. произойдет запуск ждущего мультивибратора 14. Ждущий мультивибратор 19 остаетс  в том же устойчивом состо НИИ ,. Если же пусковой конденсатор 22 был уже предварительно зар жен, то напр жение на нем приложитс  к транзистору 17 и запирающем направлении и подтвердит его закрытое состо ние. Так как транзистор 13 ждущего мультивибратора закроетс , то закроетс  и составной переключающий транзистор 2, 3 (его база будет закоро-. чена через резистор 32 смещени  и резистор в цепи коллектора транзистора 13 с минусовой шиной питани ). В накопительном дросселе 1 возникнет ЭДС самоиндукции. В результате напр жение на нижней секции обмотки (определ емое коэффициентом автотрансформации ) накопительного дроссел  1 будет складыватьс  с напр жением на конденсаторе 7(равном поло- вине напр жени  питани ) и прикладыватьс  к первичной обмотке 8 выходного трансформатора через открытый переключающий транзистор 5. Во вторичных обмотках выходногю трансформатора (в том числе на обмотке 29) навод тс  ЭДС с амплитудами пр мо пропорциональными коэффициентам трансформации. Через выпр митель 28 зар дитс  конденсатор фил тра и на измерительный элемент моду л тора длительности (делители на резисторах 26, 27 и 30, 31 и источ ник опорного напр жени  на стабилитроне 24) поступит напр жение. Посл разр да врем задающего конденсатора 15 (до напр жени  отпирани  транзис тора 13) транзистор 13 открываетс , а транзистор 12 закрываетс  и вновь оба ждущих мультивибратора 14 и 19 будут находитьс  в устойчивом состо нии , а переключающие транзисторы 2 и 5 - в открытом состо нии, при этом в дросселе 1 будет накапливатьс  магнитна  энерги . В следующий полупериод формировани  переменного напр жени  на первичной обмотке закроетс  транзис тор 9, а транзистор 10 мультивибратора 11 откроетс . Соответственно, транзистор 17 ждущего мультивибратора 14 откроетс ,так как через пус ковой конденсатор 22 к базе транзистора 17 прикладываетс  отрицательное напр жение. }Кцущий мультивибратор 14 остаетс  в том же устой чивом состо нии. В результате переключаннций составной транзистор 5, 6 закроетс , так как его база будет закорочена через резистор 33 смещени  и открытый транзистор 17 на положительную шину питани . В накопительном дросселе 1 возникнет ЭДС самоиндукции и напр жение на верхней секции его обмотки (определ емое коэффициентом автотрансформации) будет складывать с  с напр жением на конденсаторе 4 (равным половине напр жени  питани  и прикладыватьс  к первичной обмотк 6 выходного трансформатора через открытый переключанщий транзистор 2. Пол рность напр жени  на первичной обмотке будет противоположной п л рности напр жени  в предьщущем полупериоде. После разр да врем задающего кон денсатора 20 (до напр жени  отпирани  транзистора 18) транзистор 18 открываетс , а транзистор 17 закрываетс  и вновь оба ждущих мультивиб ратора 14 и 19 будут находитьс  в устойчивом состо нии, а переключающие транзисторы 2 и 5 - в открытом состо нии, а в дросселе 1 накапливатьс  магнитна  энерги . В следующий полупериод весь процесс повторитс  и на первичной обмотке 8 будет наблюдатьс  переменное напр жение с паузами между импульсами. Если в установившемс  режиме работы возрастает напр жение питани  и, соответственно, напр жение на выходах выпр мителей (в том числе выпр мител  28), подключенных к вторичш 1м обмоткам выходного трансформатора , то увеличатс  падени  напр жений на резисторах 27 и 31 измерительного элемента (два делител  на резисторах установлены с целью подбора режима работы управл емых сопротивлений на транзисторах 16 и 21 при различии их параметров). Токи коллекторов управл емых сопротивлений на транзисторах- 16 и 21 уменьшатс , так как резисторы 27 и 31 наход тс  в цеп х их эмиттеров, а потенциал их баз посто нен и определ етс  стабилитроном 24. Поэтому врем задающие конденсаторы 15 и 20 будут разр жатьс  медленнее. Вследствие этого трацзкстор 13 будет находитьс  в закрытом состо нии, а транзистор 17 - в открытом большее врем . Соответственно, переключающие транзисторы 2 и 5 будут поочередно находитьс  в закрытом состо нии большее врем , а одновременно в открытом состо нии меньшее врем . В результате этого в дросселе 1 будет накапливатьс  меньше магнитной энергии и напр жение на секци х обмотки его (когда один из переключан цих транзисторов закрыт) будет меньшей амплитуды и сумма этого напр жени  с напр жением на конденсаторе 4 или 7не изменитс . Таким образом, к первичной обмотке 8выходного трансформатора будет прикладыватьс  сумма напр жений на верхней секции обмотки дроссел  1 и на конденсаторе 4 в один из полупериодов и сумма напр жений, по другой пол рности, на нижней секции обмотки дроссел  1 и на конденсаторе 7 в другой из полупериодов. При изменекии входного напр жени  амплитуда импульсов напр жени  на первичной обмотке 8 выходного трансформатора останетс  посто нной, но измен етс  длительность пауз между имп льсаИспользование предлагаемого изобретени  позвол ет устранить намагничивание сердечника трансформатора и увеличить КПД на 3% : Формула изобре.тени  1. Импульсный стабилизированный преобразователь посто нного на пр жешг , .содержащий накопительный дроссель, выходной трансформатор, два переключак цих транзистора, ем костный делитель выходного напр же ни , к средней точке которого подключен один из выводов первичной обмотки выходного тргшсформатора, модул тор длительности импульсов подключенный входом к выпр мителю вторичной обмотки выходного трансформатора , одним выходом - к базе одного переключающего транзистора, а другим выходом - к базе другого переключаницего транзистора, отличающийс  тем, что, с целью исключени  намагничивани  сердечника трансформатора и увеличени  КПД, накопительный дроссел . включен по автотрансформаторной сх ме, крайние выводы накопительного дроссел  через коллекторные перехо ды переключающих транзисторов под ключены к шинам питани  стабилиза10 тора, а средн   точка накопительного дроссел  соединена с другим выводом первичной обмотки выходного трансформатора. 2. Преобразователь по п. i, о. ч а ю щ и и с   тем, что модул тор длительности импульсов состоит из мультивибратора,- используемого в качестве задающего -генератора, двух ждущих мультивибраторов,- соединенных входами с выходаьи мультивибратора через пусковые конденсаторы и имеюв х управл емые сопротивлени  на транзисторах в цеп х- без основных транзисторов-мультивибраторов , двух делителей на резисторах в цеп х эмиттеров .транзисторов управл емых сопротивлений, источника опорного напр жени  в цеп х без транзис торов управл е1« 1х сопротивлений , подключенных к выпр мителю вторичной обмотки выходного трансформатора . Источники, информации, прин тые во внимание при зкспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 591845, кл. G 05 F 1/56, 1975.
2. 2.Электронна  техника и автоматика . Сб. статей Под ред. Ю.И.Конева, ., Советское радио, 1972, вып. 3, с. 137.