Двухтактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.Цель изобретения - повышение стабильности выходного напряжения и снижение пульсаций входного напряжения. Автогенератор 1 дополнительно к основной функции - формированию симметричного прямоугольного напряжения обеспечивает подачу части входной мощности на выход устройства, через выпрямитель 32 и фильтр 35. Трансформаторы 2,3 автогенератора 1 совместно с транзистором 15,16 и трансформаторам 17,18 образуют два самостоятельных усилителя мощности. С изменением подмагничивающего тока через ортогонально размещенные дополнительные обмотки 23,24 изменяется скважность работы трансформаторов 17,18 и обеспечивается обработка отклонений выходного напряжения преобразователя . Наличие-в устройстве дросселей 25,26 предопределяет ис- |ключение сквозных токов и как следствие снижение пульсаций во входном напряжении. J ил. а S

СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЩМЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (И) (50 4 G 05 F 1/46

ГОСУДАРСТБЕКНЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTXPblTHA (21) 3976722/24-07 (22) 19.1 1.85 (46) 23.07.87. Бюл. Р 27 (72) В.И.Хандогин и А.И.Иванов-Цыган ов (53) 621. 316. 722, 1 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 828190, кл. (: 05 Р 1/56, 1979.

Белопольский И.И. Источники питания радиоустройств. M. Энергия, 1971, с. 190, рис. 7-18. (54) ДВУХТАКТНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения— повышение стабильности выходного напряжения и снижение пульсаций входного напряжения. Автогенератор 1 дополО8 нительно к основной функции — форми рованию симметричного прямоугольного напряжения обеспечивает подачу части входной мощности на выход устройства. через выпрямитель 32 и фильтр 35.

Трансформаторы 2,3 автогенератора 1 совместно с транзистором 15,16 и трансформаторамч 17,18 образуют два самостоятельных усилителя мощности.

С изменением подмагничивающего тока через ортогонально размещенные допол" нительные обмотки 23,24 изменяется скважность работы трансформаторов

17, 18 и обеспечивается обработка отклонений выходного напряжения преобразователя. Наличие.в устройстве дросселей 25,26 предопределяет ис ключение сквозных токов и как следствие снижение пульсаций во входном напряжении. 1 ил.

1325432

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуВ ры.

Целью изобретения является повышение стабильности выходного напряжения и снижение пульсаций входного напряжения. l0

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Двухтактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит двухтактный автогенератор 16

1 с транзисторными переключающими элементами 2 и 3, выходным трансформатором 4, имеющим первичную обмотку

5, выполненную со средним выводом, первую 6, вторую 7 и третью 8 вторичные обмотки с защитными диодами

9-12 и резистором 13, двухтактный усилитель. 14 мощности с транзисторами 15 и 16, первым 17 и вторым 18 выходными трансформаторами, имеющими 25 соответственно первичные обмотки 19 и 20, выполненные со средними выводами, вторичные обмотки 21 и 22, дополнительные обмотки 23 и 24, размещенные на магнитопроводах ортогональ- Зр но остальным обмоткам, с дросселями

25 и 26, защитными диодами 27 и 28 и резистором 29, первый 30, второй

3 1 и третий 32 выпрямители, первый

33, второй 34 и третий 35 фильтры, узел 36 управления, транзисторный регулятор 37 напряжения, вспомога тельный источник 38 постоянного напряжения U><Ä . Входные выводы 39 и

40 устройства предназначены для под- 4р ключения источника преобразуемого постоянного напряжения U,„, а выходные выводы 4 1 и 42 устройства — для подключения нагрузки.

Коллекторы транзисторов 2 и 3 че- 4r рез диоды 11 и 12 подключены к первичной 5, а базы через резистор 13 ко вторичной 6 обмоткам трансформатора 4. Базы транзисторов 15 и 16 через резистор 29 соединены со вторичной обмоткой 7 трансформатора 4, а коллекторы подключены к одним иэ крайних выводов соответственно первичных обмоток 19 и 20, трансформаторов 17 и 18, другие крайние выводы которых соединены с коллекторами со-! ответственно транзисторов 2 и З.Первый входной вывод 39 устройства подключен к общей шине автогенератора i и усилителя 14 мощности, а второй входной вывод 40 соединен со средним выводом первичной обмотки 5 трансформатора 4 непосредственно, а со средними выводами первичных обмоток 19 и ?О трансформаторов 17 и 18 — через дроссели 25 и 26. Входы выпрямителей

30 — 32 подключены соответственно ко вторичным обмоткам 21,22 и 8 трансформаторов 17, 18 и 4, а выходы — ко входам соответственно фильтров 33-35.

Выходы последних включены последовательно и соединены с входом узла 36 управления и с выходными выводами

41 и 42 устройства. Выход узла 36 управления подключен ко входу регулятора 37 напряжения, выходная цепь которого через последовательно включенные дополнительные обмотки 23 и 24 трансформаторов 17 и 18 соединена с выходом вспомогательного источника

38 постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход устройства постоянного напряжения U „ автогенератор 1 начинает генерировать прямоугольные колебания. Транзисторы 15 и 16 усилителя 14 мощности попеременно находятся в проводящем и закрытом состоянии, в аналогичном состоянии находятся транзисторы 2 и 3 автогенератора 1. Со вторичной обмотки 8 трансформатора 4 автогенератора 1 напряжение через: выпрямитель 32 и фильтэ 35 поступает на выход устройства, При открытом транзисторе 15 напряжение с трансформатора 17 через вторичную обмотку 2 1, выпрямитель 30 и фильтр 33 также поступает на вьгход устройства, а в трансформатор 18 при закрытом транзисторе 16 ток протекает через обмотку 20 и транзистор 3, наводя напряжение на вторичной обмотке 22. Это напряжение поступает на выход устройства через выпрямитель

31 и фильтр 34.

При смене полярности управляющего напряжения открывается транзистор 16 через который продолжается трансформация входного напряжения Б на выход устройства, а трансформация при закрытом транзисторе 15 обеспечивается через транзистор 2. Диоды 11 и

12 отсекают напряжение, превышающее удвоенное напряжение питания, и обес печивают нормальное функционирование автогенератора 1. С выхода устройст3 13254 ва через узел 36 управления передается управляющий сигнал на вход регулятора 37. Транзистор регулятора 37 открывается, и через .обмотки 23 и 24 трансформаторов 17 и 18 начинает про- 5 текать ток, вызывающий возникновение поперечной индукции: 1 гз ?14м

В» = у у — = у ц ср Р

10 где 1 — ток, протекающий через регулятор 37;

V>,M — число витков в обмотках

23 и 24;

Р, — средняя длина магнитной сР силовой линии.

Индукция во вторичных обмотках 21 и 22 трансформаторов 17 и 18 будет определяться как

В„(В (2) U n U

Я вы» в» где Н„„п U (3) 55 входное и выходное напряжения устройства; где  — индукцКя насыщения.

При отсутствии тока, протекающего через регулятор 37, индукция в магнитопроводах трансформаторов 17 и 18 будет изменяться от -Bp до +Вр, где

7В / (В ., При появлении тока, про:текающего через регулятор 37, индукция, определяемая частью полупериода, в магнитопроводах трансформаторов 17 и 18 постоянна и характеризуется равенством (2), т.е. трансформаторы 17 и 18 будут находиться в режиме насыщения. На этом этапе напряжения на

35 обмотках трансформаторов 17 и 18 равны нулю, а через дроссели 25 и 26 протекает ток, обеспечивающий накопление энергии при переключении тран- 40 зисторов 2;3,15 и 16. К первичным обмоткам 19 и 20 трансформаторов 17 и 18 прикладывается напряжение, наведенное на дросселях 25 и 26, и напряжение, питающее устройство (по закону обеспечения постоянного тока через индуктивный элемент — дроссель).

На вторичных обмотках 21 и 22 трансформаторов 17 и 18 наводится напряжение, которое передается в накопительные элементы — фильтры 33 и 34 и в нагрузку. Напряжения на выходах фильтров 33 и 34 определяются следующим условием .

3? и — коэффициент трансформации трансформаторов 17 и 18;

0 — скважность работы трансформаторов 17 и 18 (т.е. отношение к периоду времени пребывания трансформаторов в насыщенном состоянии). . Индуктивность дросселей 25 и 26 рассчитывается из условия безразрывности тока:

Uвх

Т.,в )—

4 в„„„.,, Я (4) где I — минимальный входной

Вх. мин ток; частота коммутации, определяемая автогенератором 1.

С изменением подмагничивающего тока через обмотки 23 и 24 изменяется величина Q, а следовательно, и выходное напряжение Бв, устройства. вь|х

Напряжение с выхода автогенератора 1 поступает на выход устройства через выпрямитель 32 и фильтр 35 не стабилизированным, к нему вольтодобавочно подключены выходы трансформаторов 17 и 18 через выпрямители 30 и 31 и фильтры 33 и 34. Такое подключение повышает КЦц и обеспечивает стабильность выходного напряжения U, при замыкании цепи обратной связи с использованием узла 36 управления. Выходное напряжение U „> будет поддерживаться на заданном уровне, точность которого определяется коэффициентом усиления усилителя сигнала рассогласования и качеством опорного напряжения. Узел 36 управления выполнен таким образом, что при увеличении сигнала на входе происходит закрывание транзистора регулятора 37. Частота автогенератора 1 может быть выбрана высокой, так как сквозные токи в данном устройстве отсутствуют из-за включения дросселей 25 и 26, а интервал одновременного открытого состояния транзисторов определяет минимальную паузу при регулировании.

В предлагаемом устройстве автогенератор дополнительно к основной функции — формированию симметричного прямоугольного напряжения обеспечивает передачу части входной мощности

13254

32

О ходные выводы устройства, предназначенные для подключения нагрузки,вспомогательный источник постоянного напряжения, отличающийся .тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения и снижения пульсаций входного напряжения, в него введены второй и третий выпрямители, второй и третий фильтры, транзисторный регулятор напряжения и узел управления, выходной трансформатор автогенератора снабжен третьей вторичной обмоткой, а усилитель мощности— двумя дросселями и вторым выходным трансформатором, аналогичным первому и наделенным, как и первый выходной трансформатор, дополнительной обмоткой, размещенной на магнитопроводе ортогонально остальным .обмоткам, причем входы второго и третьего выпрямителей соединены с выводами соответственно вторичной обмотки второго выходного трансформатора усилителя мощности и третьей вторичной обмотки автогенератора, входы второго и третьего фильтров подключены к выходам соответственно второго и третьего выпрямителей, а выходы включены последовательно с выходом первого фильтра и соединены с входом узла управления и с выводами для подключения нагруз ки, выход узла управления подключен к входу регулятора напряжения, выходная цепь которого через последовательно включенные дополнительные обмотки выходных трансформаторов усилите ..я мощности соединена с выходом вспомогательного источника постоянноФормула изобретения

Двухтактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий двухтактный автогенератор, выполненный на транзисторных переключающих злементах, коллекторные цепи которых подключены в первичной, а базовые цепи — к первой вторичной обмотке выходного трансформатора автогенератора, двухтактный усилитель мощности, выполненный на ключевых 30 транзисторных каскадах, базовые цепи которых соединены с выводами второй вторичной обмотки выходного трансформатора автогенератора, а коллектор первого транзистора подключен к одно- 35 му из крайних выводов первичной обмотки первого выходного трансформатора усилителя мощности, имеющей средний вывод, первый выпрямитель, вход которого соединен с выводами. 40 вторичной обмотки первого выходного трансформатора усилителя мощности, первый фильтр, вход которого подклю-. чен к выходу первого выпрямителя, входные выводы устройства, предназна- < ченные для подключения источника пре-. образуемого постоянного напряжения, первый из которых соединен с общей шиной автогенератора и усилителя мощности, а второй — со средним вы- 50 водом первичной обмотки выходного трансформатора автогенератора, выТираж 863 Подписное

ВНИИПИ Заказ 3107/42

Произв-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 на выход устройства (обеспечение вольтодобавки), а транзисторы 2 и 3 автогенератора 1 совместно с транзисторами 15 и 16 и трансформаторами 17 и 18 образуют два самостоятельных усилителя мощности: транзисторы 2,15 и трансформатор 17 — первый усилитель мощности, транзисторы 3,16 н трансформатор 18 — второй усилитель мощнbcти. 10

Использование изобретения позволяет повысить стабильность выходного напряжения при высоком КПД устройства и малых входных пульсациях, упростить схему при одновременном обеспе- 15 чении гальванического разделения входных и вьжодных цепей.

ro напряжения, средние выводы первичных обмоток выходных трансформаторов усилителя мощности через соответствующие дроссели подключены к второму входному выводу устройства, коллектор второго транзистора усилителя мощности соединен с одним из крайних выводов первичной обмотки второго выходного трансформатора усилителя мощности, а другие крайние выводы первичных обмоток выходных трансформаторов усилителей мощности подключены к коллекторам транзисторов автогенератора.