Стабилизированный преобразователь

 

Союз Соаетских

Социапистическик

Республик

Оп ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<111832673 ф е

К АВТОРСКОМУ СВ ВТИЗЬСТВУ (61) Дополнительное к авт . саид-ау(з1) м. кл.з

Н 02 М 3/335

Н 02 M 7/537 (22) Заявлено 190678 (21) 2631627/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

ССС Р но делам изобретений н открытий

Опубликовано 230581 Бюллетеиь 89 19 (53) УДК 621. 316. .722.1(088.8) Дата опубликования описания 230581

Ю. И ..Конев, С.С. Букреев и а.е. /Квда дсдкнвус, 1 ::ск.. с ) к

1 . c.,;

Иосконский ордена Ленина авиа ионнрй-вккстнуеду 2 им. Серго Орджоникидре

» (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СТАБИЛИЗИРОВАННЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания .узлов авто латики, вычислительной техники и средств связи.

Известен стабилизированный преобразователь, содержащий силовые переключающие транзисторы, выполняющие функции инвертирования напряжения и широтно-импульсной модуляции, силовой трансформатор, нагрузкой которого является выпрямитель и задающий генератор, управляющий силовыми переключающими транзисторами (1).

Однако этот преобразователь критичен к любым видам несимметрии режима и параметров элементов схемы эа два полупериода коммутации, что приводит к одностороннему насыщению сердечника силового трансформатора, уменьшению КПД, уменьшению коэффициента использования силовых транзисторов. Критичность стабилизированного преобразователя к любым видам несимметрии накладывает ограничения на технологию производства используемых элементов. Например, при изготовлении силового трансформатора необходимо первичные обмотки наматывать, двойным проводом одновременно, что затрядняет авто латизации технологических процессов.

Наиболее близким к изобретению яв ляется стабилизированный преобразователь, содержащий задающий генератор с трансформаторным выходом, к вторичным обмоткам которого подключены широтно-импульсный модулятор с генератором пилообразного напряжения с согласующим и управляющим транзисторами,. выходной усилитель мощности с переключающими транзисторами и силовым трансформатором и датчик тока в цейи первичной обмотки (2l.

1%

Недостаток известного преобразователя заключается в том, что он не позволяет полностью устранить потери от насыщения силового трансформато2О ра, так как после получения команды на запирание силовой транзистор остается открытым в течение времени рассасывания неосновных носителей в цепи базы.

Кроме того, в каждый полупериод мощности, кбммутируемые силовыми транзисторами, силовыми выпрямительными диодами и т.д., получаются различными, что приводит к недогрузке

ЗО одних и перегрузке других элементов

832673 схемы и увеличению их установленной мощности

Цель изобретения - увеличение КПД, повышение надежности, уменьшение объема и массы, обеспечение некритичности к технологическим, температурным разбросам элементов схемы.

Цель достигается тем, что стабилизированный преобразователь, содер>хащий задающий генератор с трансформаторным выходом, к вторичным обмоткам которого подключены широтно-импульсный модулятор генератором пилообразного напряжения, согласующими и управляющими транзисторами, выходной усилитель . мощности с перектпочающими транзисторами и силовым трансформатором, вторичная обмотка которого соединена с выводами для.подключения нагрузки, и датчик тока в цепи первичной обмотки, снабжен усилителями ошибок, тока. и мощности, синхронизирующими обмот- 2О ками трансформатора задающего генератора, при этом первичные полуобмотки силового трансформатора подключены к плюсовой шине источника питания через реэистивные датчики тока, к о6- 25 щей точке соединения каждой первичной полуобмотки силового трансформатора и каждого резистйвного датчика тока подключены через резисторы инвертирух>щий вход одного и неинвертирую-О щий вход другого усилителей ошибок тока, выходы которых через токоза-. дающие поте циометры подключены к общей точке анодов двух диодов, катоды которых с:.единены с коллекторами переключающих транзисторов, при этом средний вывод ка>хдого токозадающего потенциоме=ра через резистор подклйчее . оному нз Входов каждого усилителя ошибки мощности, другие входы которых подключены через 4Î резистор,ы к средней точке потенциометр; запающето напряжения, а выход ка>хдого усилителя ошибки мощности через резистор подключен, к базам согласующих транзисторов, выводы кол- д5 лекторов и змиттеров которых подключены . .араллельно друг другу л через .общий резистор к базе управляющего транзистора, >iGDRR_#_eJtsHo t>Bsp.-эмиттерным переходам согласующих транзисторов подк.п>чены через диоды синхронизирующие обмотки трансформатора задающего генератора, при этом генератор пилообразного напряжения через последовательно соединенные конденсатор и резистор подключен к ка>хцой базе согласующих транзисторов.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. устройство содержит задающий гене- 6Î ратор 1 с трансформатором 2, на котором расположены управляющие обмотки

3 и 4, обмотки 5 генератора пилообразного напря>хения, синхронизирующие обмотки 6 и 7, обмотки 8 и 9„ диоды 65

10-17, силовые переключающие транзис-. торы 18 и 19, управляющий транзистор

20, выпрямители 21 и 22, усилители

23 и 24 ошибок тока, усилители 25 и 26 ошибки мощности, согласующие транзисторы 27 и 28, резистивные датчики 29 и 30 тока, токозадающие потенциометры 31 и 32, напряжениезадающий потенциометр 33, стабилитрон 34, силовой трансформатор 35 с несколь кими нагрузками 36 и первичными полуобмотками 37 и,38, резисторы 39-60 и конденсаторы 61-67.

Задажций генератор 1 через трансформатор 2 подключен к усилителю мощности. Одни выводы управляющих обмоток 3 и 4 подключены к базам силовых переключающих транзисторов 18 и 19, а другие через диоды 10 и 13 к минусовой шине источника питания.

Генератор пилообразного напряжения, содержащий обмотку 5, конденсатор 62, выпрямитель 21 и резисторы 42 и 43, подключен средней точкой резистивного делителя 42 и 43 к плюсовой шине источника питания, а выходом через пос последовательно соединенные конденсатор 66 и резистор 59 к базе согласующего транзистора 27 и через последовательно соединенные конденсатор 67 и резистор 60 к базе согласующего транзистора 28.

Синхронизирующие обмотки б и 7, имеющие общую точку соединения с плюсовой шиной источнчка питания, подключены через диоды 14 и .5 к базам согласующих транзисторов 28 и 27, соответственно. Параллельно соединенные выводы коллекторов и эмиттеров транзисторов 27 и 28 подключены через резистор 45 к базе управляющего транзистора 20, коллектор которого подключен к минусовой шине источника питания, а эмиттер через параллельно соединенные резистор 39 и конденсатор 61 подключен к общей. точке соединения диодов 11 и 12. Первичные нолуобмотки 37 и 38 силового трансформатора 35 подключены одними выводами через резистивные датчики 29 и 30 тока к плюсовой шине источника питания, а другими выводами к общей точке соединения коллекторов силавых переключанх>1их транзисторов 18 и 19 и катодов диодов 16 и 17, аноды которых име>от общую точку соединения с конденсатором 65 и образуют мииусовую шину источника обратного напряжения.

К минусовой шине источника обратного напряжения подключены токоэадающие потенциометры 31 и 32, на другие отводы которых подаются выходные сигналы с усилителей 23 и 24 .ошибок тока. Со среднего вывода ка>хдого потенциометра 31 и 32 сигналы, пропорциональные мощности коммутации в каждый полупериод, подаются через резисторы 48 и 50 на входы

832673

t0 и параметров эламентов схемы). При этом на выходах усилителей 23 и 24 отклонения тока устанавливаются потен- 0 циалы, равные потенциалу плюсовой шины питающего напряжения, так как средний величины токов в каждые полупериоды коммутации через резистивные датчики тока 29 и 30 равны. 25

Выходные напряжения усилителей 25 ми с генератора пилообразного напря>кения через последовательно соединен- 30 ные конденсатор 66, резистор 59, конденсатор 67 и резистор 60, обеспечивают через сглаживающие транзисторы

27 и 28 и управляющий транзистор 20 управление силовыми коммутирующиМЙ транзисторами с таким коэффициентом

40 такии образом, чтс ликвидируют откло- 60 усилителей 25 и 26 ошибки мощности, соответственно, на вторые входы которых через резисторы 49 и 50 поступает управляющее напряжение с нанря>кениезадающего потенциометра 33.

Выходные сигналы усилителей 25 и 26 ошибки мощности через резисторы 46 и 47 подаются на базы согласующих транзисторов 27 и 28, куда подаются также пилообразные напряжения с

1частотой, в два раза большей частоты задающего генератора 1.

Стабилизированный преобразователь, работает следующим образом.

В установившемСя режи>ле силовые переключающие транзисторы 18 и 19 работают с равными коэффициентами заполнения (при симметричности режимов и 26 ошибки мощности>суммируясь с пилообразными напря>кенйями, поступающизаполнения, что напряжение источника обратной связи соответствует управляющему напряжению, поступающему со среднего вывода йапряжениезадающего потенциометра 33 через резисторы 49 и 51 на один иэ входов усилителей

25 и 26 ошибки мощности.

При отклонении средних токов в каждый полупериод коммутации силовыми переключанщиии транзисторами .18 и 19 изменяются выходные напря>кения усилителей 23 и 24 ошибки тока (у одного из них увеличивается, у другого уменьшается потенциал относитель" но плюсовой шины питающего напряжения) . Выходные сигналы этих усилителей ошибки тока через токоэадающие потенциометры подаются на входы усилителей 25 и 26 ошибки мощности, которые, усиливая поступившие сигналы, обеспечивают через согласующие транзисторы 27 и 28 и через управляющий транзистор 20 - изменение коэффициентов заполнения импульсов силовых переключающих транзисторов 18 и 19 кения средних токов в каждый полупериод коммутации.

Потенциометрами 31 и 32 можно устанавливать как одинаковые токи коммутации в полупериодах, так и (при

55 необходимости) любые заданные уровни токов.

При выравнивании средних токов в каждый полупериод коммутации заданных уровней сигналы на входах усилителей

23 и 24 ошибки тока стремятся к нулю (за период коммутации), сводя к нулю и их воздействия на режим работы силовых переключающих транзисторов.

Сийхронизирующие обмотки б и 7 чЕ,,рез диоды 14 и 15 осуществляют пооче редное закрывание согласующих транзисторов 27 и 28 от полупериода к полу« периоду, что обеспечивает прохождение управляющих сигналов с резистивных датчиков тока 29 и 30 синфазно с упрааляющими напряжениями обмоток 3 и 4, поступающими на силовые коммутирующие транзисторы 18 и 19.

Регулировка (установка) входного напряжения на нагрузках 36 осуществляется потенцио>летром 33.

Любые обмотки силового трансформатора 35, в тогл числе и первичные (37 и 38), в .общем случае могут быть неодинаковыми., что приводит к разным коэффициентам заполнения импульсов при работе силовых переключающих транзисторов 18 и 19. При этом мощности, коммутируемые транзисторами 18 и 19, и перемагничивание силового трансформатора в каждый полупериод остаются равными.

Использование изобретения обеспечивает: а) увеличение КПД, надежности, эффективности радиоэлектронных устройств, в которых применяются стабилизированные преобразователи, так как устранение одностороннего насыщения сердечника силового трансформатора ликвидирует выделение больших мгновенных мощностей при переключении высокочастотных транзисторов, уменьшает вероятность возникновения вторичного пробоя; б) автоматическое обеспечение равенства коммутируемых мощностей в полупериодах позволяет уменьшить объем и массу устройства за счет снижения перегрузок одних и недогрузок других элементов схемы; в) автоматическое обеспечение равенства коммутируемых мощностей в полупериодах независимо от температурных, технологических раэбросов характеристик элементов схемы позволяет уменьшить требования к изготовлению элементов, повысить их технологичность, упростить конструкцию и облегчить автоматизацию производства.

Формула изобретения

Стабилиз ирован ный преобразов атель, содержащий задающий генератор с трансформаторным выходом, к вторичным обмоткам которого подключены широтно832673 импульсный модулятор с генератором пилообразного напряжения, сОгласующими и управляющими транзисторами, выходной усилитель мощности с .переключающими транзисторами и силовым трансформатором, вторичная обмотка которого соединена с выводами для подключения нагрузки, и датчик тока в цепи первичной обмотки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения Ktig, повышения надежности уменьшения объема и массы, обеспечения некритичности к раэбросам пара» метров элементов устройства,.введены усилители ошибки тока и мощности, синхрониэируюцие обмотки трансформатора задающего генератора, при этом 15 первичные полуобмотки силового трансформатора цодключены .к плюсовой шине источника питания через резистивные датчики. тока, к общей точке соединения каждой первичной полуобмотки зп силового трансформатора и каждого ре,эистивного датчика тока подключены через резисторы инвертирующий вход одного и неннвертирующий вход другого усилителей ошибок тока, выходы кото рых через токозадающие потенциометры подключены к общей точке анодов двух диодов,-катоды которык соединены с колколлекторами переключающих транзисторов, при этом средний вывод каждого токозадающего потенциометра через ре эистор подключен к одному из входов каждого усилителя ошибки мощности, другие входы которых подключены через резисторы к средней точке потенцио- . метра задающего напряжение, а выход каждого усилителя ошибки мощности через резистор подключен к базам согласующих транзисторов, выводы коллекторов и эмиттеров которых подключены параллельно друг другу и через общий резистор к базе. управлякщего транзистора, параллельно база-эмиттерным переходам согласующих транзисторов подключены через диоды синхронизирунщие обмотки трансформатора задающего генератора, при этом генератор пилообразного напряжения через последовательно соединенные конденсатор и резистор подключен к каждой базе согласующих транзисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 251021, кл. Н 02 М 3/335.

2. Авторское свидетельство СССР

В 491941, кл, С 05 F 1/64.