Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

Использование: в источниках питания радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, в частности блоков ЭВМ. Сущность изобретения: преобразователь содержит силовые транзистор (1), трансформатор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 M 3/335

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4954110/07 (22) 28.07.91 (46) 23.07.93. Бюл, № 27 (71) Центральное научно-производственное объединение "Ленинец" (72) B.Ñ.ÓMàíñêèé (56) Авторское свидетельство СССР № 1327082, кл, G 02 Е 1/56, 1986, Ж, Электроника, 1990, ¹ 99, с.51-53, (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование; в источниках питания радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, в частности блоков ЭВМ. Сущность изобретения: преобразователь содер„„5U„, 1829О95 Ai жит силовые транзистор (1), трансформатор (2) и трансформатор тока (5), 0(С-фильтр (9), узел сравнения (13), оптопару (17) и дифференциальный усилитель (19) и генератор импульсов (18). При введении дополнительного транзистора (24), пикового детектора (25), компаратора (28) и разделительного диода (30) обеспечивается пропорционально-токовое управление силовым транзистором (1), что практически исключает возможность выхода его из насыщения при возрастании тока нагрузки.

Как следствие, уменьшается вероятность вторичного пробоя и возрастает надежность. 2 ил.

1829095

Изобретение о носится к электротехнике и может найти применение для питания радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, в частности блоков 3ВМ.

Целью изобретения является повышение надежности путем стабилизации режима насыщения силового транзистора при изменениях тока нагрузки.

На фиг.1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого однотактного преобразователя постоянного напряжения; на фиг.2 — временные диаграммы напряжений.

Предлагаемый однотактный преобразовательь постоя нного напряжения (фиг,1) аналогично прототипу содержит силовой транзистор 1, силовой трансформатор 2 с первичной 3 и вторичной 4 обмотками, трансформатор тока 5 с первичной б и вторичной 7 обмотками, силовой диод 8 и DLCфильтр 9 s составе возвратного диода 10, дросселя 11 и конденсатора 12, Имеются еще устройство 13 сравнения в составе делителя 14 напряжения, источника 15 опорного напряжения и операционного усилителя 16, а также оптопара 17, генератор 18 импульсов и дифференциальный усилитель 19. Имеются также шины 20 и 21 питания и выходные шины 22 и 23.

В отличие от прототипа в преобразователь введены дополнительный транзистор

24, а также пиковый детектор 25 в составе диода 26 и конденсатора 27, компаратор 28, резистор 29 и разделительный диод 30.

При этом аналогично прототипу силовой транзистор 1 включен последовательно с первичными обмотками 3 и б силового трансформатора 2 и трансформатора тока 5 между шинами 20 и 21 питания. К вторичной обмотке 4 силового трансформатора 2, включенной согласно по отношению к первичной 3, через силовой диод 8 присоединен вход 01 С-фильтра 9 (диод 10). Выход фильтра 9 (конденсатор 12) соединен с выходными шинами 22 и 23 и с входом устройства 13 сравнения (делителем 14 напряжения); выход устройства 13 (т,е. выход операционного усилителя 1б) через оптопару 17 соединен с первым входом дифференциального усилителя 19, В отличие от прототипа анод разделительного диода 30 соединен с выходом генератора 18 импульсов, а катод подключен непосредственно к базе силового транзистора 1, которая через резистор 29 соединена с входом пикового детектора 25 (т.е. с анодом диода 26) и с первым входом компаратора 28, параллельно которому присоединена вторичная обмотка 7 трансформатора тока 5. Выход пикового детектора 25 (кон5

50 денсатор 27) соединен с вторым входом дифференциального усилителя 19, выход которого соединен с вторым входом компаратора 28,Выход последнего подключен к базе дополнительного транзистора 24, коллектор и эмиттер которого соединены соответственно с базой и эмиттером силового транзистора 1. Первые входы дифференциального усилителя 19 и компаратора 28 зашунтированы резисторами 31 и 32; последовательно со светодиодом опто пары 17 включен то коограничивающий резистор 33, а параллельно база-эмиттерному переходу транзистора 24 включен резистор 34. Параллельно силовому транзистору 1 может быть включена цепочка 35 для коррекции траектории выключения, например, в виде известной

RCD-цепочки.

Предлагаемый преобразователь (фиг,1) работает следующим образом.

При поступлении в момент времени Т1 очередного импульса запуска Е1в положительной полярности с малой длительностью от выхода генератора 18 через диод 30 на базу транзистора 1 последний насыщается (фиг,2,а), В результате от шин 20 и 21 питания с напряжением Нп начинается протекание тока И через обмотки 3 и 6 трансформаторов 2 и 5 и через транзистор

1. На обмотке 7 трансформатора 5, включенной согласно относительно обмотки 6, в этих условиях возникает импульсное напряжение Е7 положительной полярности, которое в виде напряжения положительной обратной связи через резистор 29 поступает на базу транзистора 1 (фиг,2,б). Нап ряжение

Е7 имеет форму пилы на пьедестале, последний обусловлен непрерывным протеканием тока через дроссель 11 в DLC-фильтре 9. В результате диод 30 запирается, а транзистор 1 удерживается в насыщенном состоянии и после окончания импульса запуска

Е1в. При этом ток базы ls транзистора 1 остается все время пропорциональным току 1 коллектора и току нагрузки (пропорционально-токовое управление), Напряжением

Е7 через диод 26 осуществляется заряд конденсатора 27 в пиковом детекторе 25. На его выходе таким образом формируется квазипостоянное напряжение Ezs, пропорциональное току 1 коллектора транзистора 1.

Напряжение Ezs пропорционально току lsvx внешней нагрузки, подключенной к шинам

22 и 23. Одновременно отпирается силовой диод 8 и через него и DLC-фильтр 9 от вторичной обмотки 4 трансформатора 2 на выходные шины 22 и 23 поступает выходное напряжение Е»>< (фиг.2,в): преобразователь работает в прямоходовом режиме. Выходное напряжение Е»х в устройстве 13 срав1829095

50 нения сравнивается в операционном усилителе 16 со стабильным опорным напряжением от источника 15. На выходе устройства

13 сравнения (т.е, на выходе усилителя 16) появляется таким образом напряжение F з, содержащее информацию об отклонении выходного напряжения Евах от заданного номинала. Напряжение Е з через оптопару

17, выполняющую функцию элемента гальванической развязки, поступает на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 19, где сравнивается с напряжением Егь, пропорциональным, как уже отмечалось, величине тока 4ых внешней нагрузки. Напряжение Ещ на выходе усилителя 19 содержит таким образом аналогично прототипу как информацию о величине выходного напряжения Е ых,.так и о величине тока нагрузки lpga)(. Напряжения Е7 и Е19 сравниваются в компараторе 28; в результате с момента времени Tz, когда напряжение

Ет, пропорциональное току 1 ых нагрузки, становится равным E1g, на выходе компаратора 28 образуется импульс сброса Era (фиг,2,б,г). Этим импульсом отпирается вспомогательный транзистор 24, он шунтирует базу силового транзистора 2 и тем обеспечивает его запирание (ток коллектора транзистора 24 в этих условиях ограничивается резистором 29). Коррекция траектории выключения силового транзистора обеспечивается с помощью корректирующей цепочки 35.

При сбросе нагрузки напряжения Ет и

Еж уменьшаются, так как уменьшается и ток коллектора транзистора 1; одновременно возникает тенденция к увеличению напряжения E»i>, что приводит к уменьшению напряжений на выходе операционного усилителя 16 и на неинвертирующем входе дифференциального усилителя 19. При соответствующем выборе коэффициента трансформации трансформатора тока 5 достигается повышение стабильности выходного напряжения, особенно при изменении тока нагрузки. При этом степень насыщения силового транзистора 1 благодаря пропор10

45 ционально-токовому управлению (с помощью трансформатора тока 5) остается практически постоянной в расширенномдиапазоне величин тока нагрузки. Таким образом предотвращается выход транзистора 1 из насыщения с ростом тока нагрузки, что уменьшает вероятность вторичного пробоя и дает увеличение надежности. В этом и состоит положительный технический эффект от использования предлагаемого преобразователя, Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой транзистор, включенный последовательно с первичными обмотками силового трансформатора и трансформатора тока между входными выводами, к вторичной обмотке силового трансформатора, включенной согласно по отношению к первичной, через силовой диод присоединен вход DLC-фильтра, выход которого соединен с выходными выводами и с входом узла сравнения, выход которого через оптопару соединен с первым входом дифференциального усилителя, генератор импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем стабилизации режима насыщения силового транзистора при изменениях тока нагрузки, введены дополнительный транзистор, пиковый детектор, компаратор, резистор и разделительный диод, анод которого соединен с выходом генератора импульсов, а катод подключен непосредственно к базе силового транзистора, которая через введенный резистор соединена с входом пикового детектора и с первым входом компаратора, параллельно которому присоединена вторичная обмотка трансформатора тока, выход пикового детектора соединен с вторым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с вторым входом компаратора, выход которо-о подключен к базе дополнительного транзистора, коллектор и эмиттер которого соединены соответственно с базой и эмиттером силового транзистора.

1829095 б Еъ

Ещц kg

Е

Составитель В. Уманский

Редактор М. Кузнецова Техред М. Моргентал Корректор Н, Гунько

Заказ 2478 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