ОДНОТАКТНЫЙ СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

ОДНОТАКТНЫЙ СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2076443 (13) C1

(51) 6 H02M3/335 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4910468/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.02.12 
(45) Опубликовано: 1997.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 978294, кл. H 02 M 3/338, 1981. 
(71) Заявитель(и): Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики 
(72) Автор(ы): Дьяков С.Б.; Одров Н.Д.; Чучко В.Ф. 
(73) Патентообладатель(и): Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики 

(54) ОДНОТАКТНЫЙ СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 

Использование: источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, экономичный источник высокого напряжения для переносной аппаратуры. Цель изобретения: повышение надежности и снижение стоимости преобразователя. Сущность изобретения: устройство содержит источники постоянного напряжения 1, индуктивный накопитель 2, ключ 3, выпрямитель 4, управляемый модулятор 5, пороговый узел 6, источник опорного напряжения 7, два резистора 8 и 10, конденсатор 11, диод 12. Устройство обеспечивает импульсный режим работы источника опорного напряжения 7 при малом среднем токе. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, и может найти применение в качестве экономичного источника высокого напряжения, особенно в переносной аппаратуре.

Известны стабилизирующие однотактные преобразователи постоянного напряжения, основой которых являются индуктивный накопитель, электронный ключ, цепь обратной связи, схема импульсного управления электронным ключом (модулятор) и выпрямитель (обычно диодный).

Известен однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, выполненный по схеме автогенератора с "обратным включением диода", содержащий ключевой транзистор, управляющий вывод которого подключен через ограничительный резистор к обмотке обратной связи и к выходу порогового узла, состоящего из двух транзисторов разного типа проводимости и четырех резисторов, причем эмиттер первого транзистора соединен с входным выводом преобразователя, а коллектор через первый резистор с базой второго транзистора, эмиттер которого соединен с общим выводом преобразователя, причем между эмиттером первого и коллектором второго транзисторов включен второй резистор, коллектор второго транзистора образует выход порогового узла, а база первого его вход, к которому подключен один из выводов третьего резистора.

В этом преобразователе, с целью повышения КПД за счет исключения тока потребления в отключенном состоянии автогенератора, введен регулируемый источник опорного тока, включенный на входе порогового узла, который образует триггер Шмитта путем включения четвертого резистора между коллектором второго и базой первого транзисторов, причем второй вывод третьего резистора подключен к выходному выводу.

Недостатком данного преобразователя является снижение КПД, надежности и повышение стоимости при питании высоковольтных высокоомных цепей. Это обусловлено тем, что выход преобразователя связан по постоянному току через резистор обратной связи с источником опорного регулируемого тока и цепями транзисторов триггера Шмитта. Ток обратной связи протекает постоянно и должен быть не менее некоторого минимального значения, достаточного для обеспечения работоспособности преобразователя. При высокоомных нагрузках и повышенных напряжениях мощность, теряемая в цепи обратной связи, составляет значительную долю полезной мощности, т. е. КПД преобразователя существенно снижается. При уменьшении тока обратной связи возрастают тpебования к схемным элементам преобразователя, затраты на его изготовление и настройку, снижается надежность функционирования.

Цель изобретения повышение надежности и снижение стоимости преобразователя путем обеспечения номинального режима работы и взаимозаменяемости электрорадиоэлементов без дополнительной отбраковки.

Цель достигается тем, что в однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, содержащий входные выводы, один из которых подключен к первому выводу индуктивного накопителя, другой вывод которого соединен с входом выпрямителя, второй вывод выпрямителя соединен с одним из выходных выводов, второй выходной вывод соединен с одним силовым выводом электронного ключа и другим входным выводом, источник опорного напряжения, первый вывод которого соединен через первый резистор с вторым входным выводом, пороговый узел, вход которого соединен с точкой соединения первого вывода источника опорного напряжения и первого резистора, а выход подключен к входу управляемого модулятора, выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа, введены диод, а также соединенные параллельно второй резистор и конденсатор, подключенные одними выводами к второму входному выводу, а другими выводами подключены к входу порогового узла и через диод к точке соединения первого вывода источника опорного напряжения с первым выводом первого резистора, второй вывод источника опорного напряжения подключен к точке соединения другого силового вывода электронного ключа и промежуточного вывода индуктивного накопителя, выполненного в виде автотрансформатора.

На фиг. 1 схематически изображен один из возможных вариантов исполнения преобразователя.

На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения:

1 входные выводы;

2 индуктивный накопитель;

3 электронный ключ;

4 выпрямитель;

5 управляющий модулятор;

6 пороговый узел;

7 источник опорного напряжения;

8 первый резистор;

9 выходные выводы;

10 второй резистор;

11 конденсатор;

12 диод;

13 задающий генератор;

14 логическая схема 2 ИЛИ НЕ.

Преобразователь работает следующим образом.

В момент подачи напряжения на входные выводы от источника питания все напряжения и токи в схемах фиг. 1 и 2 нулевые. При уровне напряжения на конденсаторе 11 ниже порога переключения порогового узла с выхода последнего поступает сигнал, разрешающий прохождение импульсов с модулятора 5 на управление ключом 3. При этом первый управляющий импульс обеспечивает открытое состояние ключа 3 в течение времени, определяемого генератором 13 модулятора 5. В течение этого времени через часть обмотки индуктивного накопителя 2, подключенную к выходным выводам 1, начинает протекать линейно-нарастающий ток

I=Uot/L,

где Uo напряжение источника питания;

L индуктивность обмотки;

t время.

В момент Tи (окончания импульса модулятора) ключ 3 закрывается и ток индуктивного накопителя 2 начинает протекать через выпрямитель 4 на выход 9. Если за первый импульс напряжение на первом выводе ключа 3 не достигнет уровня стабилизации источника опорного напряжения (например, при емкостном характере нагрузки), потенциал на входе порогового узла 6 оказывается меньше его порога сбрасывания и модулятор 5 через некоторое время паузы вырабатывает следующий импульс и далее процесс повторяется до момента, когда выходное напряжение ключа 3 превысит уровень пробоя источника опорного напряжения и через последний начинает протекать ток, заряжающий через диод 12 конденсатор 11. После того как напряжение на конденсаторе 11 превысит порог переключения порогового узла 6 последний вырабатывает потенциал, прекращающий подачу открывающих импульсов с модулятора 5 на вход ключа 3. Ключ 3 остается в закрытом состоянии на время разряда конденсатора 11 через резистор 10. После того как напряжение на конденсаторе 11 понизится до уровня переключения порогового узла 6, последний разрешает прохождение сигналов с модулятора 5 на ключ 3 и процессы далее протекают аналогично. Постоянная времени разряда конденсатора 11 выбирается меньше постоянной времени в цепи нагрузки. Поэтому колебания (пульсации) выходного напряжения могут быть обеспечены достаточно малыми. При этом средний уровень выходного напряжения будет определяться величиной

Uвых=(Uоп+Uр) K1 K2,

где Uоп уровень опорного напряжения;

Uр порог срабатывания порогового узла (обычно Uр<U);

K1 коэффициент передачи индуктивного накопителя;

K2 коэффициент передачи выпрямителя.

Поскольку величину Uоп, K1, K2 стабильны, а Uр<U выходное напряжение преобразователя поддерживается с достаточной стабильностью. Ток через источник опорного напряжения близок к области номинальных значений и протекает только в течение коротких интервалов времени, поэтому заявляемое решение обладает более высокой надежностью по сравнению с прототипом и не требует отбора электрорадиоэлементов, что снижает стоимость его изготовления. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Однотактный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, содержащий входные выводы, один из которых подключен к первому выводу индуктивного накопителя, другой вывод которого соединен с входом выпрямителя, второй вывод выпрямителя соединен с одним из выходных выводов, второй выходной вывод с одним силовым выводом электронного ключа и другим входным выводом, источник опорного напряжения, первый вывод которого соединен через первый резистор с вторым входным выводом, пороговый узел, вход которого соединен с точкой соединения первого вывода источника опорного напряжения и первого резистора, а выход подключен к входу управляемого модулятора, выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения стоимости преобразователя, введены диод, а также соединенные параллельно второй резистор и конденсатор, подключенные одними выводами к второму входному выводу, а другими выводами к входу порогового узла и через диод к точке соединения первого вывода источника опорного напряжения с первым выводом первого резистора, второй вывод источника опорного напряжения подключен к точке соединения другого силового вывода электронного ключа и промежуточного вывода индуктивного накопителя, выполненного в виде автотрансформатора.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru