Однотактный стабилизирующий преобразователь напряжения — SU 1823106 (original) (raw)
(19) 3/33 Я)5 Н ГОСУДАРСТВЕ)НЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР О НИЕ ИЗО ЕНИ АВТО У СВИДЕТЕЛЬСТВУ 23но-иссле ательский(57) Использование: вторичные источники электропитания. Сущность изобретения: стабилизация напряжения на нагрузке осуществляется путем изменения величины В Изобретение относ ке и касается создания преобразователей элек Целью изобретени ние и повышение надеж На рисунке привед ва, где на фиг.1 показан устройства; на фиг.2 -ля.тся к электротехниполупроводниковых рической энергии,является упрощености.на схема устройста структурная схема хема формировате 1,2, сило р 4, трансоткой 6. саторный точник 10 рассоглаой развязстройство содерж ранзистор 3, МДП- атор 5 с вториямительный диод р 8, нагрузку 9, и ного напряжения, ия 11, узел 12 галь ит зажимы ранзисто чной обм 7, конден ервый ис усилитель ваническ войт форм выпр филь опор сован(71) Всесоюзный научк инофотоинститут(56) Поликарпов А,Гтактные преобразоватройствах электропиСвязь. 1989, с.144.Авторское сеидеМ 1394358, кл. Н 024) ОДНОТАКТНЬЩИЙ ПРЕОБРАЗОВ Сергиенко Е.ф. Одно- тели напряжения в усания РЭА. М.: Радио и 1823106 А 1 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-транэистора 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 В СО-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 МДП- транзистор 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 напря 1823106жения ме)хд) базой силового транзистора 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 подсоединенд к входам усилителя 11 рассогласования, который чер"з узел 12 гальванической развязки и первый токоограничительный резистор 13 подсоединен к затвору МДП-трднзистора 4. Вход формирователя 14 подсоединен к коллекторной цепи транзистора 3, База транзистора 17 подключена к выходу формирователя 14, а коллектор и эмиттер подсоединены соответственно к затвору и истоку МДП- транзистора 4.Устройство работает следующим образом. При подаче питающего напряжения через резистор 16 в базу силового транзистора 3 задается отпирающий ток, 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 ПО С силовой транзистор 3 входит в насыщение, Г 1)ичем ток в его мл 1)-гег)ной це) мак.имзльный и Ограничивается нд безопасном уровне реэисгоров 18. Ток .: к.ллекгор О 1 1.1 епл 1 разистора 3 линейно ндрас,:;. ф)рмд ткд в каждом оабо ем тдк;е трау Ол а), При до:1,1 енил колев)ср;ьм токо 1 величины 1 к = с.) трднзис Ор 3 нд 1111 де выходить з насыщения, при этом озг)зстд. ег напряжение нз е ) коллекторе. При в 1 з:, )СТЭИ 11 З)О О Н Д П РГ 1 ЖЕН И Я ДО УРОВНЯ :НОР ОГО НДППЯжЕННЯ В)ОРОО ИСТО НИ: Д формир.ватель 14 вырабатывает импульс, ОтпираОций дополнительный транзистор 17, что привог;т к здпирднио МДП-гранзисгора 4. При этом эмигтерный гок силового транзистора 3 Грерьвдется, 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 прекрадение протекания тока в цеги 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 эмиттерчому переходу обратным напряжением на обмотке 19, ПО 5 10 20 25 30 341 50 55 се выгода эн)ргии из трансформатора 5 диод 7,н рае ся и вновь )1исхсдит смена полярности напряжения на обмотках трансформатора 5, Нд базе транзистора 5 появляется отпирающий потенциал и начинается новый акт работы устройства.По мере роста напряжения на нагрузке 9 в течение ряда последовательных тактов работы устройства происходит уменьшение напряжения на выходе усилителя 11 и узла 12 гальванической развязки, в результате МДП-транзистор 4 начидет закрывается, то есть увеличивается его сопротивление сток-исток, Через несколько рабочих тактов устанавливается стационарное значение сопротивления,".- Окс) ок для кон кретого входного напр 1;,енля л мощности нагрузки, При уменьшении ток -1 д; руз.:.и или увеличе. ния входного;дпряжения начинает возрасгать напряжение нд нагрузке, но за счет действия стабилизирующей обратной связи сопротивление с ок-ис) Ок МДП-транзистора 4 возрастает, в результате длительность Открыгого состояния силового трднзисторд 3 уменьшается и уменьшается накопленная в трансформаторе 5 энергия, что приводит к у:ле,ьше 1 к напряжения нд на рузке, то ,.1., К)1;ССД.; И )а 1 О ДЛЬНО О ВОЭМУ- .: 11. l1,.ло 1 но Осуцес 1) яетгя сгдб:- ь.:дцл при у,)ли енин тока нагрузки или ,1 лг)н вени выходного ндпрлж;ния.В 1.11 олнек,е формиОВд)е 1) 14 ф ,)ь 1,дЕ Ь .,.)-Ц :уф.1), . , 2 , в1 ОСл д .:а) в ьно вкло 1 нньх сгдЬиронов 23, 24, : Оедняя очка коп)сых ерез третий токбогрьч ичигельньй резистоп 25 1 одключена к , дзе депо 1 ни) мГ 1 ьноО биголяр 10 ГО трднзи,.) рд 17, з.сляет пое.сить надежность, гдк кдк и Л 1. почкой формируется траектор.я 1 ереклочения силоОГО трдзсторд 3, кроме тогсстаилг-)о 24 н резистор 25 нор.,дизкот реъ )м Отпирания транзистора 1; Згеглеты ЛСО-цепочки выбирают таким образом, чтобы дополнительный транзистор 17 находллся в насыщении до момен д окончания фронта напряжения при эдпир 11 и 1 силового транзистора 3, при этом стдбилитрон 23 является вторым источником опорно.о напряжения формирователя 14. В момент окончания фронта напряжения дополнительньй биполярный транзистор 17 загирается и МДП-транзистор 4 в);одит в активный режим.В случае необходимости ограничитель 15 напряжения может бы) ь эашунтирован встречно-параллельным диодом, оереэ который осуществляется запирание силового транзистора 4. Ь таком случае ограничитель 15 напряжения может быть выполнен в виденескольких 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 на 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 О 1 силовой цепи п 5;тания устройг.т.:а дополнительного г габили-,рона, который подключен к затвору МДП-транзистор. 4 ч.,рез токоогранилительный резистор 13. При таком построении узла 12 по мере увеличения засветки фототранзистора уменьшае, я напряжение на затворе МДП- транзистора 4, что приводит к увеличению сопротивления сток-исток и уменьшению тока эмиттера силовоо транзистора 3.Формула изобретения Однотактный стабилизирующий преобразователь напряжения с обратным включением выпрямительного диода, имеющий 5 10 15 20 25 30 35 40 первчЙ и вторОЙ ЗажиГлы дл 5; подк,чючения 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 змиттеру дополнительного биполоного 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 щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, трансформатор вы ОО/,ен с .ЦОГол нит ч 1 ьи ОЙ Обмоткой поло жи-.,льной ОС,.тнпй:., зи ак.юченной посдп а 1 ельно с пгр;:ницлтелем На. 5 ч КвнИ;. МЕжду баэой СИЛОВОГО траНЗИ- сОр;, и вторь.м зх 1:ло л источника питанг, ; Ок фиДГ рана; стора чере;., второй ТОНООКРЛНПЧ Г:ЛО 55 и,;азиСТО" подклЮчЕн К ЭМИГГСру СИЛОВОГО ранэИСТОра а фОрМИ- ровотель выполи.д в виде установленных между коллек ором силового транзистора и вторым зажимом источи 1: а питания ВСО- цепочки и двух послодоыательно 5 ключенных стабилитронов.;редняя точка которых через гретий токоогра ичительный резистор подключена к ."ззс дополнительного транзистора.1823 Т 06 Куль Редакт каз 2185 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 оставитель ехред М.Мо Цищевскаянтал Корре