Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Цель изобретения -уменьшение массы и габаритов. Преобразователь содержит силовой транзистор 1, через который первичная обмотка 17 силового трансформатора 9 подключена к выводам источника питания 16. Силовой транзистор 1 управляется суммой сигнала, снимаемого с датчика тока 2, и сигнала на выходе узла отрицательной обратной связи 23. При достижении этой суммой уровня порога включения компаратора 3 последний срабатывав г как триггер и включает запирающий транзистор 5. При этом происходит выключение силового транзистора 1, поддерживаемое запирающим действием обмотки положительной обратной связи 8 силового трансформатора 9. При поступлении на базу силового транзистора 1 отпирающего импульса от задающего генератора 15 процессы повторяются. Стабилизация выходного напряжения при изменении входного напряжения осуществляется параметрически вследствие изменения наклона пилообразного сигнала, снимаемого с датчика тока 2. 3 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 M 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И Ol КРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! (21) 4615236/07 (22) 05.12.88 (46) 15.02,91. Бюл. М 6 (71) Специальное конструкторское бюро

Производственного объединения "Трансавтоматика" Кабардино-Балкарского объединения автомобильного транспорта (72) В.В.Афанасенко, М.Ill.ÀêêèÇoÂ, Ф.Ф.Котченко и Н,Ф.Сыцевич (53) 621.314,58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Q 1061232, кл. Н 02 P 13/16, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1328896,кл. Н 02 М 3/335, 1986. (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов. Преобразователь содержит силовой транзистор.. Ж 1628166 А1

1, через который первичная обмотка 17 силового трансформатора 9 подключена к выводам источника питания 16. Силовой транзистор 1 управляется суммой сигнала, снимаемого с датчика тока 2, и сигнала на выходе узла отрицательной обратной связи

23, При достижении этой суммой уровня порога включения компаратора 3 последний срабатывае г как триггер и включает запирающий транзистор 5. При этом происходит выключение силового транзистора 1, поддерживаемое запирающим действием обмотки положительной обратной связи 8 силового трансформатора 9, При поступлении на базу силового транзистора 1 отпирающего импульса от задающего генератора

15 процессы повторяются. Стабилизация выходного напряжения при изменении входного напряжения осуществляется параметрически вследствие изменения наклона пилообразного сигнала, снимаемого с датчика тока 2. 3 ил.

1628166

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов.

На фиг.1 представлена функциональная схема преобразователя напряжения; на фиг.2 — временныедиаграммы, поясняющие его работу; на фиг.3 — принципиальная электрическая схема преобразователя.

Преобразователь содержит силовой транзистор 1, датчик 2 тока и компаратор 3, совмещенный с триггером. Компаратор 3 входом подключен через резистор 4 к эмиттеру силового транзистора 1, выходом — к базе запирающего транзистора 5, а первым выводом цепи питания — к емкостному накопителю 6. Накопитель 6 через диод 7 соединен с первым выводом обмотки 8 положительной обратной связи силового трансформатора 9, который через последовательно соединенные первый резистор 10 и RCD-цепь 11, состоящую из резистора 12, диода 13 и конденсатора 14, соединен с базой силового транзистора 1. К базе транзистора 1 подключены также коллектор запирающего транзистора 5 и выход задающего генератора 15. Коллектор силового транзистора 1 подключен к источнику

16 питания через первичную обмотку 17 силового трансформатора 9, вторичная обмотка 18 которого соединена с нагрузкой 19 через выпрямитель 20, конденсатор 21 и сглаживающий фильтр 22. Узел 23 отрицательной обратной связи включен между входом компаратора 3 и выводом источника 16 питания, а по цепи управления соединен с выходными выводами преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

В момент включения источника питания

16 (to на фиг.2) подается напряжение на силовой транзистор 1 через первичную обмотку 17 трансформатора 9, на задающий генератор 15 и на узел 23 отрицательной обратной связи. Сигнал на входе компаратора 3 в этот момент равен нулю, так как силовой транзисторный ключ 1 закрыт, падение напряжения на датчике тока 2 равно нулю, а выходная цепь узла отрицательной обратной связи 23 имеет большое сопротивление, поскольку напряжение на нагрузке

19 также равно нулю. Вследствие этого сигнал на выходе компаратора 4 имеет такое значение, что транзистор 5 заперт.

В момент ti генератор 15 формирует короткий импульс напряжения (фиг.2б).

Этот импульс, поступая на базутранзистора

1, открывает его практически до состояния насыщения. По цепи; источник 16 питания—

55 обмотка 17 трансформатора 9 — транзистор

1 — датчик 2 тока начинает протекать линейно нарастающий ток, вызывающий на датчике 2 тока падение напряжения, которое через резистор 4 подается на вход компаратора 3 (0 на фиг.2в). Протекание этого тока после окончания действия сигнала, поступающего с генератора 15, поддерживается за счет положительной обратной связи следующим образом. С обмотки 8 положительной обратной связи трансформатора 9 через переход база — эмиттер силового транзистора 1, через резистор 10 и цепь 11 протекает после момента tz ток, поддерживающий насыщенное состояние силового транзисторного ключа 1. Одновременно от этой обмотки через диод 7 заряжается еМкостный накопитель 6 (фиг.2д), запитывающий компаратор 3, В момент t2 (фиг.2в) достижения сигналом U g порогового значения

Ол срабатывает компаратор 3 и остается во включенном состоянии до тех пор, пока не снимется с него напряжение питания, т.е. пока не разрядится емкостный накопитель

6 (фиг.2д). Практически в течение этого времени находится в открытом состоянии транзистор 5 (фиг.2г), который закорачивает базу транзистора 1 с его эмиттером. Поскольку внутреннее сопротивление открытого транзистора 5 мало, процесс запирания силового транзистора 1 протекает быстро и не зависит от сигнала на выходе да гчика 2 тока.

В момент tz в первичной обмотке 17 трансформатора 9 возникает ЭДС самоиндукции

Ок (фиг,2е), вызывающая протекание тока по цепи вторичной обмотки 18, который заряжает конденсатор 21 и питает нагрузку 19 (фиг.2ж), С приходом в момент з нового импульса напряжения (тока) с генератора 15 описанные процессы повторяются.

Ло мере зарядки конденсатора 21 на- пряжение на нагрузке увеличивается и по достижении заданного значения включается цепь 23 отрицательной обратной связи, которая добавляет в сигнале U g постоянную составляющую Ор (фиг.2,в послемомента ь) такой величины, чтобы длительность открытого состояния силового транзисторного ключа 1 была достаточной для поддержания на нагрузке 19 заданной величины напряжения UH (фиг,2ж).

С увеличением напряжения питания

UHh (фиг,2а, момент t7) увеличивается крутизна наклона пилообразной части напряжения Ug (моменты О-та на фиг.2в), что приводит к уменьшению времени открытого состояния силового транзисторного ключа 1 (моменты t7 - tB на фиг.2е) настолько, что

1628166

20 вольт-секундная площадь импульса напряжения остается постоянной. С уменьшением напряжения питания 0«л (фиг,2а. момент

1я) уменьшается крутизна пилообразной части напряжения 0 i (мэмеHTI. tg 1)О HB фиг.2в), что приводит к увеличени о вр л1ени открытого состояния силового транзисторно о ключа 1 (моменты времени,, - 1 В на фиг е) настолько, что вольт ге кун дна l площадь импульса напряжения остается постоянной. Таким образом, автоматически обеспечивается инвэриал з; ость выходногс напряжения к иэл1онениял напряжения питания UHï

Компаратор 3 (фиг,3) состоит из двух транзистороо 24 и 25 разного типа проводимости и работает следующим образом.

При достижении U напряжения открыЕ вания транзистора 26 он приоткрывается и его коллакторнь.й ток втекает в базу транзистора 24, приоткрывая его, что способствует увеличению базового тока транзистора 25.

Развивается лавинообразный процесс, в результате которого оба транзистора полностью открываются и в базу транзистора 5 поступает ток, задаваемый напряжением на конденсаторе 26 емкостного накопителя 6 и сопротивлением резистора 27.

Задающий генератор 15 (фиг.3) состоит из двух транзисторов 28 и 29 разного типа проводимости, времязадающей цепи, составленной потенциометром 30, времяэадающим конденсатором 31 и резисторол1 32, двух резисторных делителей напряжения, составленных соответственно резисторами

33, 34 и 35, 36 соответственно, Генератор работает следующил образом, При подаче напряжения 0«л по цепи: резисторы 33 и 32 — потенциометр 30— конденсатор 31 начинает протекать ток заряда конденсатора 31. Одновременно с этим делителем напряжения, составленным из резисторов 35 и 36, задается потенциал на базе транзистора 28. Когда напряжение на конденсаторе 31 превысит напряжение на базе транзистора 28, последний приоткрывается и его коллекторный ток начинает втекать в базу транзистора 29, ток последнего способствует уменьшению потенциала в точке соединения резисторов 32 — 35 и соответственно на базе транзистора 28, еще более приоткрывая его, Развивается лавинообразный процесс, в результате которого транзисторы 28 и 29 полностью открываются и на базе транзистора 28 задается делителем на резисторах 33 и 34 новый потенциал, к которому стремится потенциал базы по мере разряда конденсатора 31.

Резистором 37 задается основной ток разряда этого конденсатора и соответственно время открытого состояния транзисторов 28 и 29 Когд напряжение нэ конденсаторе достигает нового порога, ток через транзистор 28 уменьшается, уменьшая и ток через транзистор 29 и увеличивая потенциал в точке соедине; ия резисторов 32 — 35 и, соответственно, I,а базе тарнзистора 28, еще более при.-акрысая его. Развивается лавиносбраэный процесс, в результате которого транзисторы 28 и 29 закрываются и на базе

-,ранзистора 28 устанавливается старый потенциал, Потенциометром 30 подстраивается время заряда конденсатора 31 и, следовательно, частота импульсного генер гора 15. 3 предложенном преобразователе нет трансформазора тока и дополнительных обмоток силового трансформатора, что уменьшает его массу и . абариты, Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой транзистор. подключенный коллектором к первому выводу первичной обмотки силового трансформатора, э базой — через первый резистор — к первому выводу обмотки положительной обратной связи силового трансформатора, второй вывод которой подключен к эмиттеру силового трансформатора, датчик тока, включенный входной цепью последовательно в цепь первичной обмотки силового трансформатора, задающий генератор, выход которого через второй р--зистор соединен с базой силового транзг: торэ. запирающий транзистор, подключенный коллектором к базе силового транзистора, а эмиттером — к первому BIBQ ду емкостного накопителя, второй вывод которого соединен с первым выводом диода, компаратор, выполненный в виде триггера и соединенный входом с выходной цепью датчика зока, а выходом — с базой запирающего транзистора. узел отрицательной обратной связи, причем вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямитель

roåäèíåH3 с выходными вы одами преобразователя, шунтированныл1и фильтрующим конденсатором, и т л и ч а о шийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, компаратоp первым выводом цепи питания подключен к первому выводу диода, второй вывод которого соединен с первым выводом обмотки положительной обратной связи силового трансформатора, датчик тока выполнен в виде резистора, соединенного одним выводом с эмиттером силового транзистора, а другим выводом — с первым

1628166 входным выводом преобразователя, к которому подключен эмиттер запирающего транзистора и второй вывод цепи питания компаратора, при этом второй вывод первичной обмотки силового трансформатора соединен с вторым входным выводом преобразователя, который через узел отрицательной обратной связи подключен к входу компаратора.

1628166

Составитель В.Моин

Техред М.Моргентал Корректор М.Шэроши

Редактор Л.Пчолинская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Закээ347 Тираж382 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5