Однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения

 

Использование: вторичные источники электропитания. Сущность изобретения: устройство содержит силовой транзистор (4), емкостной делитель (9), трансформатор (3), обмотку обратной связи (12) и вторичную обмотку ( 5), модулятор-генератор (14). на компараторе (15), источник опорного напряжения (16). Увеличение напряжения рассогласования соответствует увеличению скважности, т.е. понижению частоты выходных импульсов модулятора-генератора (14), соответственно увеличению скважности импульсов тока транзистора (4) и через обмотку (2), при этом уменьшается среднее значение энергии, занесенной в трансформаторе (3). Использование метода частотноимпульсной модуляции позволяет получить широкий диапазон изменения скважности. 1 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4496489/07 (22) 19.10.88 (46) 07.01.93, Бюл. № 1 (71) Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения (72) А.B.Çàãóëèí, Б.Д,Михайлов и Е,В,Сапрыкин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1396219, Н 02 M 3/335, 1988, Авторское свидетельство СССР

¹1159125,,Н 02 М 3/335, 1983. (54) ОДНОТАКТН Ы Й СТАБИЛ ИЗ И РУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование; вторичные источники электропитания. Сущность изобретения: ус„„Я2„„1786613 А1 тройство содержит силовой транзистор (4), емкостной делитель (9), трансформатор (3), обмотку обратной связи (12) и вторичную обмотку (5), модулятор-генератор (14) на компараторе (15), источник опорного напряжения (16). Увеличение напряжения рассогласования соответствует увеличению скважности, т.е, понижению частоты выходных импульсов модулятора-генератора (14), соответственно увеличению скважности импульсов тока транзистора (4) и через обмотку (2), при этом уменьшается среднее значение энергии, занесенной в трансформаторе (3). Использование метода частотно- импульсной модуляции позволяет получить широкий диапазон изменения скважности.

1 ил.

1786613

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, В0 вторичных источниках электропитания.

Известен однотактный стабилизированный преобразователь постоянного напряжения (а.с. СССР 1396219,Н 02 M 3/335, 1988 r.), цепь обратной связй которого построена на операционном усИлителе, Наиболее близким по технической сущн ости к зая вляе мому объекту я вл яется однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения (прототип) по а.с.

СССР1159125,Н 02 М 3/335, 1983 r.

Данный йреобразователь содержит трансформатор, первичная обмотка которого подключена через транзистор к входным клеммам преобразователя, Одна из вторичных обмоток через диод подключена к выходу преобразователя, Базовая обмотка через

RC-цепь подсоединена параллельно эмиттерному переходу указанного транзистора.

Дополнительная обмотка указанного трансформатора связана с входом цепи отрицательной обратной связи, содержащей источник опорного напряжения, резистивный делитель и операционный усилитель, выход которого подсоединен к базе транзистора.

Недостатком указанных аналогов и прототипа является недостаточно широкий диапазон стабилизации, Целью настоящего изобретения является повышение надежности путем расширения динамического диапазона стабилизации, Поставленная цель достигается тем, что в однотактном стабилизирующем преобразователе постоянного напряжения, содер;кащем входнblå клеммы для подключения источника питания, к которым подключены первый делитель напряжения и последовательно соединенные силовой ключ на транзисторе с первичной обмоткой трансформатора, одна из вторичных обмоток которого через обратно включенный диод и емкостной фильтр подсоединена к выходным выводам, другая — через второй диод к плечу указанного делителя и тракту отрицательной обратной связи, состоящему из усилителя сигнала рассогласования на операционном усилителе, к первому входу которого подключен источник опорного напря>кения, при этом к плечу первого делителя напря>кения подключены выводы питания операционного усилителя и второй делитель напря>кения, одно из плеч которого подключено ко второму входу операционного усилителя, введены управляемый частотно-импульсный модулятор-генератор на компараторе и управляющий каскад на транзисторе, при этом выводы питания частотно-импульсного модулятора-генератора подключены параллельно выводам питания операционного усилителя, управляющий вход соединен с выходом операционного усилителя, а выход связан через управляющий каскад на транзисторе с базовой цепью силового транзистора.

На черте>ке приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя.

К входным клеммам 1 для подключения источника питания подсоединены последовательно соединенные первичная обмотка 2 трансформатора 3 и силовой транзистор 4.

Вторичная обмотка 5 указанного трансформатора 3 через выпрямительный диод 6 и емкостной фильтр 7 связана с выходными клеммами 8, К входным клеммам 1 подсоединен емкостной делитель 9, к нижнему пле10

15 чу 10 которого через диод 11 подключена обмотка обратной связи 12, При этом упомянутые вторичные обмотки 12 и 5 по отношению к первичной 2 включены встречно, Параллельно плечу 10 подсоединены усилитель сигнала рассогласования на операционном усилителе 13, модулятор-генератор

14 на компараторе 15, источник опорного напряжения 16, соединенный с первым входом операционного усилителя 13, и второй делитель 17, одно из плеч которого подклю20

30 чено ко второму входу операционного усилителя 13.

Управляющий вход компаратора 15 соединен с выходом операционного усилителя

13, выход компаратора 15 связан с базовой цепью 20 силового транзистора 4 через уп35 равляющий каскад 21 на транзисторе 22.

Устройство работает следующим образом, костного делителя 9 появляется напряжение, достаточное для запуска модулятора-генератора 14 на компараторе

15. При этом модулятор-генератор 14 начинает вырабатывать в автокол бательном ре45 жиме импульсы напряжения со скважностью, близкой к двум. Через управляющий каскад 21 на транзисторе 22 и базовую цепь 20 эти импульсы обеспечивают коммутацию силового транзистора 4, соединенного последовательно с первичной обмоткой 2 трансформатора 3. При этом во

50 время открытого состояния силового транзистора 4 запасается энергия в магнитном поле трансфор атора 3, Б момент эапирания транзистора 4 эта энергия подается с обмотки 5 через открытый диод б на ф ильтрующий конденсатор 7 и выходные выводы

8, При этом через обмотку обратной связи 12 и диод 11 происходит подзаряд конденПри подаче питающего напряжения на

40 входные клеммы 1 на нижнем плече 10 ем178б613

Составитель Б.Михайлов

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор О, tOðêoeåöêàÿ

Редактор Л.Пигина

Заказ 254 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 сатора 10, напряжением с которого обеспечивается питание операционного усилителя

13 и компаратора 15. Таким образом осуществляется "подхват" запуска преобразователя.

В установившемся режиме стабилизация выходного напряжения на клеммах 8 обеспечивается следующим образом, . Напряжение с обмотки обратной связи

12, выпрямленное диодом 11, делится делителем 17 и с его плеча подается на вход операционного усилителя 13, на другой вход которого подается опорное напря>кение от источника опорного напряжения 16.

Напряжение рассогласования с выхода операционного усилителя 13 подается на управляющий вход модулятора-генератора

14. При этом увеличение напряжения рассогласования соответствует увеличению скважности (т,е. понижению частоты) выходных импульсов модулятора-генератора

14, Соответственно увеличивается скважность импульсов тока базы транзистора 4 и импульсов тока через обмотку 2 трансформатора 3, при этом среднее значение энергии, запасенной за период в трансформаторе 3, уменьшается.

В случае уменьшения величины напряжения обратной связи происходит обратный описанному процесс. Таким образом. выходное напряжение на выводах 8 остается неизменным.

Следует отметить, что при изменении скважности импульсов управления транзистором 4 длительность его открытого состояния остается постоянной. Это обстоятельство предотвращает возможность насыщения трансформатора 3 во всех режимах работы, что повыШает надежность преобразователя.

Использование метода частотно-импульсной модуляции (ЧИМ) позволяет получить сравнительно широкий динамический диапазон изменения скважности (отношение максимальной скважности к минималь5

45 ной может достигать 100 и более), что практически не достижимо в преобразователях с широтно-импульсной модуляцией (LUMM)..

Стабильность выходного напряжения обеспечивается при многократнсм изменении входного напряжения преобразователя, чем обусловлено расширение динамического диапазона стабилизации и повышение, надежности работы преобразователя, Формула изобретения.

Однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, содер>кащий входные клеммы для подключения источника питания, к которым подключены первый делитель напряжения и последовательно соединенные силовой ключ на транзисторе с первичной обмоткой трансформатора, одна из вторичных обмоток которого через обратно включенный диод и емкостной фильтр подсоединена к выходным выводам, другая через второй диод — к плечу указанного делителя и тракту отрицательной обратной связи, состоящему из усилителя сигнала рассогласования на операционном усилителе, к первому входу которого подключен источник опорного напряжения, при этом к плечу первого делителя напряженИя подключены выводы питания операционного усилителя и второй делитель напряжения, одно иэ плеч которого подключено к второму входу операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем расширения динамического диапазона стабилизации, в него введены управляемый частотно импульсный модулятор-генератор на компараторе и управляющий каскад на транзисторе, при этом выводы питания частотно-импульсного модулятор-генератора подключены параллельно выводам питания операционного усилителя, выходы соединены с выходом операционного усилителя, который связан через управляющий каскад на транзисторе с базовой цепью силового транзистора.