ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
VOLTAGE CONVERTER

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания и преобразовательной технике.
Известен стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий схему стабилизации напряжения, два последовательно включенных электронных ключа, средняя точка которых соединена через первичную обмотку силового трансформатора с накопительным конденсатором, схему возбуждения, выполненную с использованием задающего трансформатора, на котором размещены две обмотки обратной связи и первичная обмотка, входом подключенная к точке соединения электронных ключей и к развязывающему конденсатору выходом (патент РФ №2309520, опубл. 2007.10.27).
Недостатком известного изобретения является наличие специальной схемы возбуждения автоколебаний, которая значительно усложняет, удорожает и снижает надежность преобразователя.
Наиболее близким по технической сущности является блок питания, имеющий автоколебательный преобразователь последовательного резонанса, содержащий источник питания, схему возбуждения автоколебаний с использованием трансформатора возбуждения, два последовательно включенных электронных ключа, силовой вход первого и силовой выход второго которых подключены соответственно к источнику питания и к крайним выводам двух последовательно соединенных конденсаторов, образуя полумост, в диагональ которого, начиная от точки соединения электронных ключей, последовательно включены первичная обмотка трансформатора возбуждения, катушка индуктивности и параллельно соединенные конденсатор с первичной обмоткой силового трансформатора, вторичная обмотка которого через схему выпрямления подключена к нагрузке и защитной цепи (патент РФ №2330373, опубл. 2008.07.27).
Недостатком известного изобретения является его сложность, что удорожает его и снижает надежность.
Целью предлагаемого изобретения является упрощение, удешевление и повышение надежности.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение, удешевление и повышение надежности при широком диапазоне (от единиц до сотен вольт) напряжений питания, что достигается введением в преобразователь напряжения и соответствующим подключением двух делителей напряжения, и организация схемы защиты.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в преобразователь напряжения, содержащий источник питания, трансформатор с первичной, вторичной и двумя обмотками обратной связи, каждая из которых, включенная последовательно с конденсатором, образует цепь обратной связи, два включенных последовательно электронных ключа, которые точкой соединения подключены к входу первой цепи обратной связи и, через последовательно соединенные первичную обмотку трансформатора и накопительный конденсатор, - к плюсу источника питания и силовому входу первого электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом первой цепи обратной связи, при этом вторая цепь обратной связи входом подключена к силовому выходу второго электронного ключа и минусу источника питания, а выходом - к управляющему входу второго электронного ключа, дополнительно введены два делителя напряжения, каждый из которых содержит два последовательно включенных резистора, при этом средние выводы делителей напряжения соединены соответственно с управляющими входами электронных ключей и выходами цепей обратной связи, а первый крайний вывод первого делителя напряжения подключен к силовому входу первого электронного ключа, к выводу накопительного конденсатора и плюсу источника питания, его второй крайний вывод - к точке соединения электронных ключей, входу первичной обмотки трансформатора и входу первой цепи обратной связи, при этом первый крайний вывод второго делителя напряжения соединен с выходом первичной обмотки трансформатора и вторым выводом накопительного конденсатора, а второй крайний вывод - с силовым выходом второго электронного ключа, входом второй цепи обратной связи и с минусом источника питания, при этом в случае организации схемы защиты также дополнительно введены стабилитрон и резистор, первый вывод которого подключен к входу второй цепи обратной связи, второму крайнему выводу второго делителя напряжения и силовому выходу второго электронного ключа, а второй вывод - к минусу источника питания и аноду стабилитрона, катод которого соединен с выходом второй цепи обратной связи, средним выводом второго делителя напряжения и управляющим входом второго электронного ключа.
Сущность изобретения поясняется схемой Фиг.1 и схемой Фиг.2.
Преобразователь напряжения Фиг.1 содержит источник 1 питания, трансформатор 2 с первичной обмоткой 3, вторичной обмоткой 4 и двумя обмотками 5 и 6 обратной связи, каждая из которых последовательно с конденсатором 7 (первая) и 8 (вторая) образуют две цепи обратной связи, два делителя напряжения, каждый из которых содержит два последовательно включенных резистора 9 и 10 (первая), 11 и 12 (вторая), два последовательно подключенных электронных ключа 13 и 14, которые точкой подключения соединены с входом первой цепи (5, 7) обратной связи, вторым крайним выводом первого делителя (9,10) напряжения и, через первичную обмотку 3, - с первым крайним выводом второго делителя (11, 12) напряжения и выводом накопительного конденсатора 15, второй вывод которого соединен с плюсом источника 1 питания, первым крайним выводом первого делителя (9,10) напряжения и силовым входом электронного ключа 13, управляющий вход которого подключен к выходу первой цепи (5, 7) обратной связи и среднему выводу делителя (9, 10) напряжения, при этом вторая цепь (6, 8) обратной связи входом соединена с минусом источника 1 питания, вторым выводом второго делителя (11, 12) напряжения и силовым выходом электронного ключа 14, управляющий вход которого подключен к выходу второй цепи (6, 8) обратной связи и среднему выводу второго делителя (11, 12) напряжения. В случае организации схемы защиты Фиг.2 в преобразователь включается стабилитрон 16 и резистор 17, который первым выводом соединен с входом второй цепи (6, 8) обратной связи, вторым крайним выводом второго делителя (11, 12) напряжения и силовым выходом электронного ключа 14, а вторым - с минусом источника 1 питания и анодом стабилитрона 16, катод которого подключен к выходу второй цепи (6, 8) обратной связи, среднему выводу делителя (11, 12) напряжения и управляющему входу электронного ключа 14.
Преобразователь напряжения Фиг.1 работает в режиме автогенератора с индуктивным времязадающим элементом, функцию которого выполняет трансформатор 2. В момент включения накопительный конденсатор 15 разряжен, через делитель (11, 12) напряжения протекает ток заряда и создает падение напряжения на его резисторах, появляется напряжение смещения на управляющем входе электронного ключа 14 и он приоткрывается, через первичную обмотку 3 протекает ток заряда накопительного конденсатора 15, который вызывает магнитный поток в трансформаторе 2, на обмотках 5 и 6 обратной связи наводится напряжение и в цепях (5, 7) и (6, 8) обратной связи возникает ток, который удерживает электронный ключ 13 в закрытом состоянии и полностью открывает электронный ключ 14, накопительный конденсатор 15 заряжается. По мере заряда конденсатора 15 снижается падение напряжения на делителе (11, 12) напряжения, снижается ток первичной обмотки 3, снижается ток в цепях (5, 7) и (6, 8) обратной связи до момента закрытия электронного ключа 14. После спада коммутационного всплеска напряжения на первичной обмотке 3, в результате воздействия разности потенциалов на накопительном конденсаторе 15, через делитель (9, 10) напряжения протекает ток, который создает падение напряжения на резисторах 9 и 10 и на управляющий вход электронного ключа 13 подается напряжение смещения, которое приоткрывает его, через первичную обмотку 3 протекает ток разряда конденсатора 15 и в трансформаторе 2 возникает магнитный поток, противоположный по направлению предыдущему, при этом на обмотках 5 и 6 обратной связи наводится напряжение, которое вызывает в цепях (5, 7) и (6, 8) обратной связи ток, который удерживает в закрытом состоянии электронный ключ 14 и полностью открывает электронный ключ 13, накопительный конденсатор 15 разряжается и по мере его разряда снижается падение напряжения на делителе (9, 10) напряжения, снижается ток в первичной обмотке 3, снижается ток в цепях (5, 7) и (6, 8) обратной связи до момента закрытия электронного ключа 13. После спада коммутационного всплеска напряжения на первичной обмотке 3 в вышеописанной последовательности открывается электронный ключ 14 и процесс повторяется периодически, при этом на вторичной обмотке 4 наводится переменное напряжение с частотой, определяемой параметрами трансформатора 3. Дополнение устройства стабилитроном 16 и резистором 17 (Фиг.2) образует совместно с электронным ключем 14 схему защиты, в которой сопротивление резистора 17 подбирается таким образом, что в номинальном режиме работы преобразователя падение напряжение на нем ниже напряжения срабатывания стабилитрона 16 и не оказывает влияния на работу преобразователя. Превышение номинальной величины нагрузки на вторичной обмотке 4 или превышение номинальной величины напряжения питания вызывает повышение величины тока в силовой цепи преобразователя, увеличивается падение напряжения на резисторе 17 до величины срабатывания стабилитрона 16 и он открывается, появляется ток, который закрывает электронный ключ 14. При небольших превышениях тока от номинальной величины схема защиты выполняет функцию стабилизатора, а при больших - практически закрывает преобразователь, тем самым защищая его от выхода из строя.
Таким образом, введение в преобразователь напряжения двух делителей (9, 10) и (11, 12) напряжения, стабилитрона 16 и резистора 17 позволило значительно упростить его, снизить себестоимость изготовления и повысить надежность, при этом преобразователь стабильно работает в широком диапазоне (от единиц до сотен вольт) напряжений питания.