Однотактный стабилизирующий преобразователь напряжения

 

Использование: вторичные источники электропитания. Сущность изобретения: стабилизация напряжения на нагрузке осуществляется путем изменения величины этого сопротивления. Устройство обладает повышенной надежностью за счет выключения силового транзистора прерыванием тока эмиттера при запирании МДП-транзистора (4). Запирание осуществляется при выходе силового транзистора (3) из насыщения путем шунтирования затвора-истока МДП-транзистора дополнительным биполярным транзистором (17). Пусковой ток силового транзистора ограничен на безопасном уровне дополнительным резистором (8). Эмиттерный ток силового транзистора задается обмоткой обратной связи, напряжение на которой во время паузы запирает силовой транзистор. В формирователе (14) применена RCD-цепь формирования траектории переключения силового транзистора, объединенная с устройством управления дополнительным биполярным транзистором. 2 ил. w fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4919756/07 (22) 12.02.91 (46) 23,06.93. Бюл. N 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский кинофотоинститут (72) С.Г.Бузыкин, И.С.Горянский и В.В.Зайцев (56) Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи напряжения в устройствах электропитания РЭА. М.: Радио и

Связь. 1989, с.144.

Авторское свидетельство СССР

М 1394358, кл. Н 02 М 3/335, 1988. (54) ОДНОТАКТНЫЙ СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: вторичные источники электропитания. Сущность изобретения: стабилизация напряжения на нагрузке осуществляется путем изменения величины

Изобретение относится к электротехнике и касается создания полупроводниковых преобразователей электрической энергии.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности.

На рисунке приведена схема устройства, где на фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 — схема формирователя.

Устройство содержит зажимы 1, 2, силовой транзистор 3. МДП-транзистор 4, трансформатор 5 с вторичной обмоткой 6. выпрямительный диод 7, конденсаторный фильтр 8, нагрузку 9, первый источник 10 опорного напряжения, усилитель рассогласования 11, узел 12 гальванической развяз..,5U„„1823106 А1 этого сопротивления. Устройство обладает повышенной надежностью за счет выключения силового транзистора прерыванием тока эмиттера при запи ран ии

МДП-транзистора (4). Запирание осуществляется при выходе силового транзистора (3) из насыщения путем шунтирования затвора-истока МДП-транзистора дополнител ьным биполярным транзистором (17).

Пусковой ток силового транзистора ограничен на безопасном уровне дополнительным резистором (8). Эмиттерный ток силового транзистора задается обмоткой обратной связи, напряжение на которой во время паузы запирает силовой транзистор. В формирователе (14) применена RCD-цепь формирования траектории переключения силового транзистора, объединенная с устройством управления дополнительным биполярным транзистором. 2 ил. ки, первый токоограничительный резистор

13, формирователь 14 с вторым источником опорного напряжения, ограничитель 15 напряжения. резистор 16 первоначального пуска, дополнительный биполярный транзистор 17, второй токоограничительный резистор 18, дополнительную обмотку

19 трансформатора 5, В эмиттерный цепи силового транзистора 3 установлены последовательно второй токоограничительный резистор 18 и МДПтранзистор 4, в коллекторной цепи — трансформатор 5 с обмотками 6 и 19, причем обмотка 6 через диод 7 и фильтр 8 подключена к нагрузке 9. а обмотка 19 включена последовательно с ограничителем 15 напря1823106 жения ме>хд>1 базой силового «рзнзисторз 3 и вторым зажимом ". В цепи базы транзистора 3 между базой и зажимом 1 включен резистор 16 первоначального пуска. Нагрузка 9 через первый источник 10 опорного напря>кения подсаединенз к входам усилителя 11 рассогласования, ката;iь чар „". узел 12 гальванической развязки и первый токаограничительный резистор 13 подсоединен к затвору МДП-транзистора 4. Вход формирователя 14 подсоединен к коллекторной цепи транзистора 3, Баэз транзистора 17 подключена к выходу формирователя

14, а коллектор и эмиттер подсоединены соответственно к затвору и истоку МДПтранзистора 4.

Устройство работает следующим образом. При подаче питающего напряжения через резистор 16 в базу силового транзистора 3 задается отпирающий так, транзистор приоткрывается, В это время на выходе узла 12 гальванической развязки имеется максимальный уровень напряжения, который через резистор 13 поступает на затвор МДП-транзистора и вводит его в насыщение. Под действием обмотки 19 ПОС силовой транзистор 3 входит в насыщение, Г РИЧЕМ таК В ЕГа ЭМ111ГЕРНай ЦЕ1>.. >лЗКСИмзльный н ограничивается I-:з безапз:: .ам уровне-. ре-,исгаров 18. Та -: к.-ttctt;rnpt -. цеtt! ра11зистора 3 линейно нарос I,-.; (форма т1кз в каждом аабо 1ем тзк;е трау-! оп .Itatt). Г1ри дас,.кении калл к1срным т;— ка1л валичи14ы 1к = u 14 Tpdttzttc ар 3 It@«111 зет выхалит tl3 насыщения, при этоl t 54озрзстзег напряжение нз его коллекторе. При в<1з:, lcToli11II:- 1 oi а на 1:>51женив да уровня

: 1ороога нзппяжения в1ора1а иста ни:;t

1>армир."ватель 14 вырзб, тывает импульс, отпира1а ций дсполнительный транзистор

17, чта приваг1 т к ззпирзни1о МДП-гранзисгора 4. При этом эмигтерный roi силового транзистора 3 грерь1взется, Коллекторный ток переключается в цепь базы, а потенциал базы ограничивается при помощи ограничителя 15 напряжения. Поскольку к моменту прерывания тока эмиттера избыточный заряд из базы и коллектора в основном выведен, то прекра1дение протекания тока в цег>и коллектора силового транзистора 3 практически происходит беэ задержки, При эапирании силового транзистора 3 инвертируется полярность на обмотках 6, 19 трансформатора 5, диод 7 открывается и начинается заряд конденсатора 8 и вывод накопленной в трансформаторе 5 энергии в нагрузку 9. Силовой транзистор при выводе энергии оказывается надежно запертым приложенным к его эмиттерчаму перехсду обратным напряжением на обмотке 19. Па5

3 >

41 1

4->

c1е выгода эн .ргии из трз14сфармзтара 5 диод 7,;,Ilt рзе1ся и вновь п1юисходит смена полярности напряжения на обмотках трансформатора 5, Нз базе транзистора 5 появляется отпирающий потенциал и начинается новый 1акт работы устройства.

Па мере роста напряжения на нагрузке

9 в течение ряда последовательных TBKTQB работы устройства происходит уменьшение напряжения на выходе усилителя 11 и узла

12 гальванической развязки, в результате

МДП-транзистор 4 начи11зет закрывается, та есть увеличивается его сопротивление сток-vlcTov„Через несколько рабочих тактов устанавливается стационзрное значение сопротивления ..-ак-1 с4ок для канкретнага входного ttanp». ения л мощности нагрузки, При уменьшении так -t 11з5руз.:.и или увеличения входного;1зпряжения начинает возрасгать напряжение нз нагрузке, но за счет действия стабилизирующей обратной связи сопротивление сloK ис4ак МДП-транзистора 4 возрастает, в результате длительность аткрыгого состояния силосного транзистора

3 уменьшается и уменьшается накопленная в трансформаторе 5 энергия, что приводит к у:.;е1,ьшеник напряжения нз на| рузке, та

,.1 ь., i;i, л гd,I,; 1 «я,:з1зль14а1а воэмуIt: iI1I.. / itt1Itot I4.на асуа ес1в .яется сгаЬь.1:1з11ил при у;1>ли 1ении ТоКа нагрузки или

; МЕНЬШЕНИИ BblXOJttto O Itc3llPЯ>КЕНИЯ.

В1.1110ЛНЕН .1Е (,>арМИровс11Е/lя 14 (ф1, > Ь

,де Ь З-Ц. :1о" > . 1?О, . 1, 2 1,,в,/ Iiocil д

-.згьльна вкл1а мнных сгзЬ111»1ронов 23, 24, : редняя I очка Ko 5(>pi:I>. «ерез третий токбогрьч ичи1ел ьн ь и резистоп 25 1и>дкл ючена к ..;з:.за дополнит льна а биполярнога трзнзи4 1рз 1 7,: сэ1сляет пав..1сить надежность, гзк кзк lit.! з-ц. пачкай формируется траекто>р;ля перекл очения сила5 аго Tpdtt3IILTop3 3, кроме таге„cò.,".>,4>iti->а1 24 и резистор 25 нор."",злизкот ае:н >м отпирания транзистора 1, Зг в>ленты ЛСО-цепочки выбирают таким образом, чтобы дополнительный транзистор 17 наход.1лся в насыщении до мом-::н1з окончания франта напряжения при эзпирз:1ии силаeагc транзистора 3, при этом стзбилитран 23 является вторым источникам опорно о напряжения формирователя 14. В момент окончания фронта напряжения дапалнительнь и биполярный транзистор 17 заг ирается и МДП-транзи1;тор 4 в>;одит в активный режим.

В случае необходимости ограничитель

15 напряжения может бы1ь эашунтирован встречно-параллельным диодом, ереэ который осуществляется запирание силового транзистора 4. Ь таком случае ограничитель

15 напряжения мажет быть выполнен в видо

1823106 нескольких последовательно включенных диодов.

Устройство выгодно отличается от известных простотой схемной реализации и надежностью, Повышение надежности достигается путем ограничения резистором

18 максимального тока силового транзистора 3 при пуске, оптимизацией управления запиранием МДП-транзистора 4 при помощи дополнительного биполярного транзистора 17, а также тем, что во время вывода энергии в нагрузку 9 (во время паузы) силовой транзистор 3 надежно закрыт обратным напряжением на обмотке 19 трансформатора 5. Наличие обмотки 19 приводит также к упрощению устройства, так как при ее помощи автоматически задается постоянный эмиттерный ток в данном рабочем такте «а время открытого состояния силового транзистора 3, при этом не требуется применения внешнего источника питания со средней точкой.

Узел 12 гальванической развязки может быть выполнен в виде оптрона, фототранзистор (фотодиод) которого включен параллельно затвору-истоку МДП-транзистора 4, причем отпирание МДП-транзистора 4 осущсствляется при помощи запитывяемого через резистор с силовой цепи плтания устройгт.:а дополнительного ггабили-.рона, который подключен r, =- атвэру МДП-- ранзистор. 4 ч рез токоогран:;ительный резистор 13. При таком остроении узла 12 по мере увеличения засветки фототранзистора уменьшае, я напряжение на затворе МДПтранзистора 4, что приводит к увеличению сопротивления сток-исток и уменьшению тока эмиттера силового транзистора 3.

Формула изобретения

Однотактный стабилизирующий преобразователь напряжения с обратным включением выпрямительного диода, имеющий

40 первчй и второй зажимы для подк. ючения к внешнему источнику питан;;. и содержащий биполярный силовой трэн истор, включенный по схеме с общей базой, в эмиттерной цепи которого установлено управляемое сопротивление на МДП-транзисторе, а в коллекторной цепи трансформатор, вторичная обмотка которого через выпрямительный диод и конденсаторный фильтр подключена к цепи нагрузки, подсоединенной через первый источник опорного напряжения к входам усилителя рассогласования, подключенного через узел гальванической развязки и токоограничительный резистор к затвору МДП-транзистора, затвор и исток которого подключены соответственно к коллектору и эмиттеру дополнительного биполярного транзистора, формирователь с вторым источником опорного напряжения, вход которого подсоединен к коллекторной цепи силового транзистора, ограничитель напряжения и резистор первоначального пуска, включенные в цепь базы силогого транзистора, о т ли ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, трансформатор выпол .ен с дополнит ланой обмоткой положи-.-:,льной оС,.::тнпй ., l!; ак. юченной пос „м ..а1ельно с пгр;:ни;отелем на. я жени;. между ба;;ой силового транзис ор;, и вторь м ах:i: î.л ci-.-!íèêà питанг, <; ()K иДГ гра! з;1стора чере;., второй тонг . гг-. :.н лг;=:ль ь,;свис-." подключен к эм 1ггсру силового ðàíçèñò lðà. а формирователь выпал - .: в виде установленны между коллек ором силового транзистора н вторым зажимом источн 1.а питания RCD цепочки и двух послодова-ельно включенных стабилитронов.;редняя точка которых через гретий токоогра ичительный резистор подкл очена к ."ззс дополнительного транзистора.

182310 6

Йюа 1

Составитель Н.Цишевская

Техред М.Моргентал Корректор М.Куль

Редактор

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

Заказ 2185 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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