Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

 

Использование: источники питания радиоэлектронной аппаратуры Сущность изобретения1 устройство содержит ключевой транзистор(1), датчик (2) тока, силовой трансформатор (4) с первичной (3), вторичной (14) и дополнительной (28) обмотками, токовый трансформатор (6) с первичной (5), базовой (7) и переключающей (24) обмотками , три диода (8, 15, 25), четыре конденсатора (9, 13, 16, 26), шесть резисторов (10. 18. 19.21,23, 27), транзистор защиты (11). цепь запуска (12), компаратор 20 и переключающий транзистор 22 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss)s Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4906517/07 (22) 30.01.91 (46) 23.06.93. Бюл. hh 23 (71) Научно-исследовательский институт радиотехнической аппаратуры Научно-производственного объединения "Импульс" (72) А.Ю.Гончаров, Н.М.Измайлов и

В.И.Гришин (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1394360, кл. Н 02 М 3/335, 1986.

А.А.Бас, В.П.Миловзоров, Л,t .Ìócoëèí.

Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом, М.: Радио и связь. 1987, с.154, рис.8.3.. Ж 1823103 A l (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: источники питания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: устройство содержит ключевой транзистор(1), да к (2) ТоКа, силовой трансформатор (4) с первичной (3), вторичной (14) и дополнительной (28) обмотками, токовый трансформатор (6) с первичной (5), базовой (7) и переключающей (24) обмотками, три диода (8, 15, 25), четыре конденсатора (9, 13, 16, 26), шесть резисторов (10. 18, 19, 21, 23, 27), транзистор защиты (11), цепь запуска (12), компаратор 20 и переключающий транзистор 22, 1 ил.

1823103

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры и вычислительной техники.

Целью изобретения является повышение КПД стабилизированного преобразователя постоянного напряжения и уменьшения уровня импульсных помех.

На чертеже представлена схема стабилизированного преобразователя напряжения.

Преобразователь содержит последовательно соединенные ключевой транзистор

1, датчик 2 тока, первичную обмотку 3 силового трансформатора 4 и первичную обмотку 5 токового трансформатора 6, базовая обмотка 7 которого одним выводом подсоединена через параллельно соединенный первый диод 8 и конденсатор 9 к базе ключевого транзистора 1, а другим выводом к эмиттеру указанного транзистора, к датчику

2 тока и к первому резистору 10, второй вывод которого соединен с базой транзистора 11 защиты, эмиттером подключенного к общей входной шине и второму выводу датчика 2 тока, а коллектором — к базе транзистора 1 и к запускающей цепи 12, второй вывод, которой соединен с входной шиной, первичной обмоткой 5 токового трансформатора 6 и выводом конденсатора 13, второй вывод которого подключен к общей точке соединения коллектора ключевого транзистора 1 и первичной обмотки 3 силового трансформатора 4, вторичная обмотка

14 которого первым выводам через выпрямительный диод 15 подключена к выходной шине и первым выводом конденсатора 16 и нагрузки 17, вторые выводы которых соединены с вторым выводом вторичной обмотки

14 силового трансформатора 4 и с общей выходной шиной, между выходной шиной и общей выходной шиной подключены второй и третий резисторы 18 и 19 и компаратор 20, выход которого через четвертый резистор

21 подключен к базе переключающего транзистора 22, базо-эмиттерный переход которого зашунтирован пятым резистором 23, эмиттер подключен к общей выходной шине и к первому выводу переключающей обмотки 24 токового трансформатора 6, а коллектор — к катоду второго диода 25, анод которого подключен к второму выводу переключающей обмотки 24 токового трансформатора 6, инвертирующий вход компаратора 20 подключен к источнику опорного напряжения, а неинветирующий вход — к общей точке второго и третьего резисторов 18 и 19, через конденсатор 26— к общей выходной шине, а через шестой резистор 27 к первому выводу дополнительной обмотки 28 силового трансформатора 4, второй вывод которой подключен к общей выходной шине.

Стабилизированный преобразователь

5 постоянного напряжения работает следующим образом. От постоянного напряжения на входной шине через запускающую цепь

12 подается отпирающее смещение на базу ключевого транзистора 1, При его отпирании по первичным обмоткам 3 и 5 соответственно силового и токового трансформаторов 4 и 6 начинает протекать нарастающий ток, наводя ЭДС в их вторичных обмотках, При этом вследствие того, что на базовой обмотке 7 токового трансформатора 6 действует напряжение, равное сумме напряжений прямосмещенных диода 8 и базо-эмиттерного перехода ключевого транзистора 1, в базу последнего из базовой обмотки 7 токового трансформатора 6 поступает ток, пропорциональный его коллекторному току и определяемый коэффициентом трансформации первичной и базовой обмоток 5 и 7 токового трансформатора 6, обеспечивая таким образом минимальные потери в базовой цепи ключевого транзистора 1. ЭДС, наведенная в дополнительной обмотке 28 силового трансформатора 4 через резистор 27 заряжает конденсатор 26, При достижении напряже30 ния на нем =-..ía÷åíèÿ, равного напряжению источника опорного напряжения на выходе компаратора 20 формируется напряжение, отпирающее переклю ающий транзистор

22, который подключает через второй дйод

35 25, переключающую обмотку 24 токового трансформатора 6 к общей выходной шине, При этом напряжение на базовой обмотке 7 токового трансформатора 6 уменьшается и ключевой транзистор 1 запирается. Ток, 40 протекающий по первичным обмоткам 3 и 5 силового и токового трансформаторов 4 и 6 перезаряжает конденсатор 13, изменяя полярность напряжений на обмотках силового трансформатора 4 на противоположное.

45 При достижении напряжения на вторичной обмотке 14 силового трансформатора 6 значения, при котором открывается выпрямительный диод 15 энергия. накопленная в магнитном поле силового трансформатора 4 во время открытого состояния ключевого транзистора 1 передается в конденсатор 16 и нагрузку 17. Напряжение, действующее на дополнительной обмотке 28 силового трансформатора 4. через шестой резистор 27 разряжает конденсатор 26 И. На выходе компаратора 20 формируется напряжение, запирающее переключающий транзистор

22. После полной отдачи энергии, накопленной в магнитном поле силового трансфор1823103 матора 4 в нагрузку 17, когда ток через выпрямительный диод 15 снижается до нуля начинается перезаряд конденсатора 13 через первичные обмотки 3 и 5 силового и токового трансформатора 4 и 6.

Во время процесса перезаряда конденсатора 13 за счет соответствующей полярности напряжения на базовой обмотке 7 токового трансформатора 6 и направление тока в ней ключевой транзистор 1 поддерживается закрытым. В конце процесса переза ряда конденсатора 13 ЭДС, наведенная в базовой обмотке 7 токового трансформатора 6, и ток становится недостаточным для поддержания ключевого транзистора 1 в закрытом состоянии, и он открывается. В этот момент напряжение на нем близко к минимальному, равному разности напряжений на входной шине и конденсаторе 13, что уменьшает импульсные токи при включении ключевого транзистора

1 и позволяет снизить уровень импульсных помех и повысить КПД. Далее процессы в устройстве повторяются.

По сравнению со стабилизированным преобразователем постоянного напряжения предлагаемое устройство за счет использования токового трансформатора для обеспечения жесткогv соотношения базового и коллекторного токов независимо от величины входного напряжения и мощнос1и нагрузки и одновременно в качестве элемента отрицательной обратной связи позволяет уменьшить потери при управлении ключевым транзистором. Кроме того использование граничного режима перемагничивания силового трансформатора позволяет снизить до нуля ток в выпрямительном диоде перед началом переходного процесса перезаряда конденсатора, а сам перезаряд этого конденсатора позволяет снизить напряжение на коллекторе ключевого транзистора перед его включением до минимальной величины, существенно уменьшая импульсные токи при коммутации ключевого транзистора. Все это позволяет по сравнению с прототипом увеличить КПД и уменьшить импульсные помехи, Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий ключевой транзистор, коллектором подключенный к первому выводу первичной обмотки силового трансформатора и первому

45 чена к второму выводу шестого резистора, 50

5

35 выводу первого конденсатора. змиттером— к первому выводу первого рез стора и через датчик тока к общеи входной шине. з базой — к катоду первого диода, зашунтированного вторым конденсатором, к коллектору транзистора защиты и через запускающую цепь к шине питания, эмиттер транзистора защиты подключен к общей входной шине, а база — к второму выводу первого резистора, при этом первый вывод вторичной обмотки силового трансформатора через выпрямительный диод подключен к выходной шине и первым выводам третьего конденсатора и нагрузки, вторые выводы которых соединены с вторым выводом вторичной обмотки силового трансформатора и с общей выходной шиной, между выходнои шиной и общеи выходнои шинои подключены второй и третий резисторы и компаратор, выход которого через четвертый резистор подключен к базе переключающего транзистора, база-эмиттерный переход которого эашунтирован пятым резистором, инвертирующий вход компаратора подключен к источнику опорного напряжения, неинвертирующий вход — к общей точке второго и третьего резисторов, к первому выводу шестого пезистора и первому выводу четвертого конденсатора, вторым выводом соединен с . с общей выходной шиной, к которой полключeн первый вывод доп"лнительной об :о1ки выходного трансформ; тора, и токовый трансформатор с первичной:, базовой обмотками, последивv подключена между эмиттером ключево. о транзистора и анос,ом первого диода, о т— л и ч а ю шийся ем, что, с цельк; повышения КПД и уменьшения импульсных помех путем совместного использования граничного режима перемагничивания силового трансформатора и пропорционально-токового управления ключевым транзистором с использованием отрицательной обратной связи, введены второй диод и переключающая обмотка токового трансформатора, причем вторым выводом дополнительная обмотка силового трансформатора подклюпервичная обмотка токового трансформатора подключена между вторым выводом первичной обмотки силового трансформатора и выходной шиной, а переключающая обмотка — между общей выходной шиной и анодом второго диода, катод которого подключен к коллектору переключающего транзистора, эмиттер которого подключен к общей выходной шине, при этом второй вывод первого конденсатора подключен K входной шине.