ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Данная полезная модель относится к устройствам получения напряжения питания и может быть использована для построения источников стабильного напряжения постоянного тока в качестве источников вторичного электропитания.
Уровень техники
В настоящее время известно много схем преобразования напряжения, позволяющих получить из постоянного напряжения одной величины постоянное напряжение другой величины.
Так, в авторском свидетельстве СССР №954977 (публ. 30.08.1982) и в патенте РФ №2215354 (публ. 27.10.2003) описаны преобразователи напряжения в качестве источников вторичного электропитания. Эти преобразователи напряжения имеют сложную принципиальную схему.
Менее сложными являются схемы преобразователей напряжения, описанные в патенте РФ №2011283 (публ. 15.04.1994) и в авторском свидетельстве СССР №1524140 (публ. 23.11.1989). Однако в этих преобразователях используются трансформаторный либо дроссельный элементы в схеме электронного ключа, размеры которых нелегко минимизировать.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является импульсный преобразователь напряжения по авторскому свидетельству СССР №1007165 (публ. 23.03.1983), содержащий блок управления, запитываемый входным напряжением постоянного тока, при этом выход блока управления подан на транзисторный ключ, нагруженный первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с выпрямителем, выход которого предназначен для формирования выходного напряжения постоянного тока. Данный преобразователь имеет малые размеры и достаточно простую схему, но наличие в ней нескольких полупроводниковых элементов (диодов и транзисторов), имеющих каждый некоторый разброс параметров, приводит к необходимости тщательного подбора режимов этих элементов для обеспечения правильности работы данного преобразователя.
Сущность полезной модели
Таким образом, желательно иметь такую схему преобразователя напряжения, которая была бы простой как конструктивно, так и технологически, т.е. не требовала бы дополнительных операций по наладке режимов.
Для достижения такого технического результата предлагается импульсный преобразователь напряжения, содержащий блок управления, запитываемый входным напряжением постоянного тока, при этом выход блока управления подан на транзисторный ключ, нагруженный первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с выпрямителем, выход которого предназначен для формирования выходного напряжения постоянного тока, в котором, согласно данной полезной модели, блок управления выполнен на интегральном таймере, ко входу которого подключен кварцевый резонатор.
Краткое описание чертежа
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлена принципиальная схема варианта осуществления данной полезной модели.
Подробное описание полезной модели
На чертеже показана принципиальная схема настоящей полезной модели. На этой схеме показаны следующие элементы: интегральный таймер 1, кварцевый резонатор 2, транзисторный ключ 3, трансформатор 4, выпрямитель 5. Кроме того, на чертеже показаны схемные элементы, обеспечивающие соответствующий режим работы импульсного преобразователя напряжения по настоящей полезной модели: резисторный делитель 6 напряжения и конденсатор 7.
На чертеже показан также вариант осуществления транзисторного ключа 3, состоящего из транзистора 8, диода 9 и конденсатора 10. Диод 9 включен между базой и эмиттером транзистора 8 в качестве элемента стабилизации. Конденсатор 10 служит для разделения выхода интегрального таймера 1 и базы транзистора 8 по постоянному току. Коллектор транзистора 8 соединен через первичную обмотку трансформатора 4 с положительным полюсом источника входного напряжения постоянного тока (не показан). Эмиттер транзистора 8 подключен к отрицательному полюсу источника входного напряжения постоянного тока.
На чертеже показан также вариант осуществления выпрямителя 5 в виде диодного моста 11, соединенного со вторичной обмоткой трансформатора 4, и конденсатора 12, включенного на выходе выпрямителя 5.
В данном случае блок управления в виде интегрального таймера 1 с кварцевым резонатором 2 выполняет функцию генератора высокочастотных (ВЧ) колебаний. В качестве интегрального таймера 1 может быть использована микросхема типа КР 1006 ВИ1. В качестве кварцевого резонатора 2 целесообразно выбрать резонатор с частотой колебаний, лежащей выше диапазона восприятия человеческого уха, т.е. выше 20 кГц. Резисторный делитель 6 включен последовательно с кварцевым резонатором 2 между положительным и отрицательным полюсами источника входного напряжения постоянного тока. Кварцевый резонатор 2 одной своей обкладкой соединен с отрицательным выводом источника входного напряжения постоянного тока. При этом точка соединения резисторов резисторного делителя 6 напряжения подключена к входу задания режима в интегральном таймере 1, а точка соединения резисторного делителя 6 напряжения и кварцевого резонатора 2 подключена к сигнальному входу интегрального таймера 1. Конденсатор 7 соединяет вход коррекции скважности интегрального таймера 1 с отрицательным полюсом источника входного напряжения постоянного тока. При этом величины резисторов в резисторном делителе 6 напряжения и величина конденсатора 7 будут определяться требуемыми режимами работы интегрального таймера 1 совместно с кварцевым резонатором 2. Эти режимы работы имеют достаточные пределы, так что выбор указанных величин некритичен, практически не требует подстройки и может сохраняться для любой микросхемы выбранного типа в случае серийного изготовления заявленного импульсного преобразователя напряжения.
Импульсный преобразователь напряжения по настоящей полезной модели работает следующим образом.
При включении питания от входного источника напряжения постоянного тока интегральный таймер 1 начинает генерировать на своем выходе прямоугольные ВЧ колебания, частота которых задается кварцевым резонатором 2, а скважность, т.е. отношение периода колебаний к длительности положительного участка, определяется величиной емкости конденсатора 7. Однако регулировка скважности и конкретная величина скважности не имеют значения для реализации данной полезной модели, а конденсатор 7 не входит в объем правовой охраны данной полезной модели. Точно так же конкретный режим интегрального таймера 1, определяемый соотношением сопротивлений резисторов в резисторном делителе 6, не имеет значения для данной полезной модели, а резисторный делитель 6 не входит в объем
правовой охраны данной полезной модели. Важно лишь, чтобы интегральный таймер 1 работал как генератор ВЧ колебаний.
Формируемые на выходе интегрального таймера 1 ВЧ колебания подаются в транзисторный ключ 3, где эти ВЧ колебания через конденсатор 10 попадают в базу транзистора 8, потенциал которой стабилизируется за счет обратного включения диода 9. В результате транзисторный ключ 3 формирует в первичной обмотке трансформатора 4 импульсы переменного напряжения с той же частотой, что и ВЧ колебание на входе транзисторного ключа 3 (на выходе интегрального таймера 1). Поскольку обратное напряжение диода 9 слабо зависит от протекающего по нему тока, рабочая точка транзистора 8 поддерживается практически постоянной, и небольшие изменения в параметрах транзистора 8 вследствие технологического разброса в общем не сказываются на работе транзисторного ключа 3.
Трансформатор 4 преобразует напряжение в своей первичной обмотке в напряжение в своей вторичной обмотке. Величина напряжения во вторичной обмотке трансформатора 4 (а, следовательно, коэффициент трансформации трансформатора 4) определяется величиной входного напряжения, запитывающего интегральный таймер 1 и транзисторный ключ 3, и требуемой величиной выходного напряжения. Получаемое во вторичной обмотке трансформатора 4 переменное напряжение выпрямляется выпрямителем 5, выполненным, к примеру, по мостовой схеме 11 со сглаживающим конденсатором 12.
Таким образом, схема импульсного преобразователя напряжения по данной полезной модели имеет простое воплощение. Кроме того, в импульсном преобразователе напряжения по данной полезной модели рабочие параметры схемы слабо зависят от конкретных экземпляров интегрального таймера 1, транзистора 8 и диода 9. Это и обеспечивает простоту конструкции и изготовления данного импульсного преобразователя напряжения.