RU1786613C - Однотактный стабилизирующий преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Использование: вторичные источники электропитани . Сущность изобретени : устройство содержит силовой транзистор (4), емкостной делитель (9), трансформатор (3), обмотку обратной св зи (12) и вторичную обмотку ( 5), модул тор-генератор (14). на компараторе (15), источник опорного напр жени  (16). Увеличение напр жени  рассогласовани  соответствует увеличению скважности, т.е. понижению частоты выходных импульсов модул тора-генератора (14), соответственно увеличению скважности импульсов тока транзистора (4) и через обмотку (2), при этом уменьшаетс  среднее значение энергии, занесенной в трансформаторе (3). Использование метода частотно- импульсной модул ции позвол ет получить широкий диапазон изменени  скважности. 1 ил. ел С

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано, например, во вторичных источниках электропитани .

Известен однотактный стабилизированный преобразователь посто нного напр жени  (а,с. СССР 13-96219,Н 02 М 3/335, 1988 г,), цепь обратной св зи которого построена на операционном усилителе.

Наиболее близким по технической сущности к за вл емому объекту  вл етс  однотактный стабилизирующий преобразователь посто нного напр жени  (прототип) по а.с. СССР 1159125.Н 02 М.3/335, 1983 г.

Данный преобразователь содержит трансформатор, первична  обмотка которого подключена через транзистор к входным клеммам преобразовател . Одна из вторичных обмоток через диод подключена к выходу преобразовател . Базова  обмотка через RC-цепь подсоединена параллельно эмит- терному переходу указанного транзистора. Дополнительна  обмотка указанного трансформатора св зана с входом цепи отрицательной обратной св зи, содержащей источник опорного напр жени , резистив- ный делитель и операционный усилитель, выход которого подсоединен к базе транзистора .

Недостатком указанных аналогов и прототипа  вл етс  недостаточно широкий диапазон стабилизации.

Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение надежности путем расширени  динамического диапазона стабилизации.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в однотактном стабилизирующем преобразователе посто нного напр жени , содержащем входные клеммы дл  подключени  источника питани , к которым подключены первый делитель напр жени  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, друга  - через второй диод к плечу указанного делител  и тракту отрицательной обратной св зи, состо щему из усилител  сигнала рассогласовани  на операционном усилителе, к первому входу которого подключен источник опорного напр жени , при это-м к плечу первого делител  напр жени  подключены выводы питани  операционного усилител -и второй делитель напр жени , одно из плеч которого подключено ко второму входу операционного усилител , введены управл емый частотно-импульсный модул тор-генератор на компараторе и управл ющий каскад на транзисторе, при этом выводы питани  частотно-импульсного модул тора-генератора подключены параллельно выводам питани  операционного усилител , управл ющий вход соединен с выходом операционного усилител , а выход св зан через управл ющий каскад на транзисторе с базовой цепью силового транзистора.

На чертеже приведена принципиальна 

схема предлагаемого преобразовател .

0 К входным клеммам 1 дл  подключени  источника питани  подсоединены последовательно соединенные первична  обмотка 2 трансформатора 3 и силовой транзистор 4. Вторична  обмотка 5 указанного трансфор5 матора 3 через выпр мительный диод 6 и емкостной фильтр 7 св зана с выходными клеммами 8. К входным клеммам 1 подсоединен емкостной делитель 9, к нижнему плечу 10 которого через диод 11 подключена

0 обмотка обратной св зи 12. При этом упом нутые вторичные обмотки 12 и 5 по отношению к первичной 2 включены встречно. Параллельно плечу 10 подсоединены усили- . тель сигнала рассогласовани  на операци5 онн.ом усилителе 13, модул тор-генератор 14 на компараторе 15, источник опорного напр жени  16, соединенный с первым входом операционного усилител  13,и второй делитель 17, одно из плеч которого подклю0 чено ко второму входу операционного усилител  13.

Управл ющий вход компаратора 15 соединен с выходом операционного усилител  13, выход компаратора 15 св зан с базовой

5 цепью 20 силового транзистора 4 через управл ющий каскад 21 на транзисторе 22.

Устройство работает следующим образом .

При подаче питающего напр жени  на

0 входные клеммы 1 на нижнем плече 10 емкостного делител  9 по вл етс  напр жение , достаточное дл  запуска модул тора-генератора 14 на компараторе 15. При этом модул тор-генератор 14 начи5 нает вырабатывать в автоколебательном режиме импульсы напр жени  со скважностью, близкой к двум. Через управл ющий каскад 21 на транзисторе 22 и базовую цепь 20 эти импульсы обеспечивают 0 коммутацию силового транзистора 4, соеди - ненного последовательно с первичной обмоткой 2 трансформатора 3. При зтом во врем  открытого состо ни  силового транзистора 4 запасаетс  энерги  в магнитном 5 поле трансформатора 3. В момент запира- ни  транзистора 4 эта энерги  подаетс  с обмотки 5 через открытый диод 6 на фильтрующий конденсатор 7 и выходные выводы 8. При этом через обмотку обратной св зи 12 и диод 11 происходит подзар д конденсатора 10, напр жением с которого обеспечиваетс  питание операционного усилител  13 и компаратора 15. Таким образом осуществл етс  подхват запуска преобразовател .

В установившемс  режиме стабилизаци  выходного напр жени  на клеммах 8 обеспечиваетс  следующим образом,

Напр жение с обмотки обратной св зи 12, выпр мленное диодом 11, делитс  дели- телем. 17 и с его плеча подаетс  на вход операционного усилител  13, на другой вход которого подаетс  опорное напр жение от источника опорного напр жени  16. Напр жение рассогласовани  с выхода one- рационного усилител  13 подаетс  на. управл ющий вход модул тора-генератора 14. При этом увеличение напр жени  рассогласовани  соответствует увеличению скважности (т.е. понижению частоты) вы- ходных импульсов модул тора-генератора 14. Соответственно увеличиваетс  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, уменьшаетс .

В случае уменьшени  величины напр жени  обратной св зи происходит обратный описанному процесс. Таким образом, выходное напр жение на выводах 8 остаетс  неизменным.

. Следует отметить, что при изменении скважности импульсов управлени  транзистором 4 длительность его открытого состо-  ни  остаетс  посто нной. Это обсто тельство предотвращает возможность насыщени  трансформатора 3 во всех режимах работы, что повышает надежность преобразовател .

Использование метода частотно-импульсной модул ции (НИМ) позвол ет получить сравнительно широкий динамический диапазон изменени  скважности (отношение максимальной скважности к минималь-

ной может достигать 100 и более), что практически не достижимо в преобразовател х с широтно-импульсной модул цией (ШИМ). Стабильность выходного напр жени  обеспечиваетс  при -многократном изменении входного напр жени  преобразовател , чем обусловлено расширение динамического диапазона стабилизации .и повышение надежности работы преобразовател . Фор мула изобретени  Однотактный стабилизирующий преобразователь посто нного напр жени  содержащий входные кле.ммы дл  подключени  источника питани , к которым подключены первый делитель напр жени  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, друга  через второй диод - к плечу указанного делител  и тракту отрицательной обратной св зи, состо щему из усилител  сигнала рассогласовани  на операционном усилителе, к первому входу которого подключен источник опорного напр жени , при этом к плечу первого делите- л  напр жени  подключены выводы питани  операционного усилител  и второй делитель напр жени , одно из плеч которого подключено к второму входу операционного усилител , отличаю щи и с   тем, что, с целью повышени  надежности путем расширени  динамического диапазона стабилизации , в него введены управл емый частотно импульсный модул тор-генератор на компараторе и управл ющий каскад на транзисторе, при этом выводы питани  частотно-импульсного модул тор-генератора подключены параллельно выводам питани  операционного усилител , выходы соединены с выходом операционного усилител , который св зан через управл ющий каскад на транзисторе с базовой цепью силового транзистора.