Перетворювач постійної напруги

Перетворювач постійної напруги, що містить перший транзистор, блок регулятора, конденсатор, подільник зворотнього зв'язку, вхідні та вихідні клеми, причому емітер першого транзистора, перший вивід живлення блока регулятора, перший вивід конденсатора, перший вхід подільника зворотнього зв'язку та перша вихідна клема підключені до першої вхідної клеми, другий вхід подільника зворотного зв'язку підключений до другої вихідної клеми, другого виводу конденсатора та катода першого діода, анод якого з'єднаний з першим виводом дроселя та колектором першого транзистора, база якого підключена до виходу блока регулятора, вхід якого з'єднаний з виходом подільника зворотного зв'язку, а другий вивід живлення підключений до другого виводу дроселя, який відрізняється тим, що перетворювач постійної напруги додатково містить перший резистор, другий транзистор, другий резистор та другий діод, анод якого підключений до емітера другого транзистора, другого виводу дроселя та першого виводу першого резистора, другий вивід якого з'єднаний з другою вхідною клемою та колектором другого транзистора, база якого підключена до катода другого діода і першого виводу другого резистора, другий вивід якого підключений до другої вихідної клеми. Корисна модель відноситься до галузі електронної техніки і може бути використана в якості перетворювача для збільшення напруги постійного струму. Відомий перетворювач постійної напруги [Титце У., Шенк К. "Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство" Москва, Мир 1982, с 274], що виконаний на основі типової схеми імпульсного перетворювача напруги з послідовним підключенням дроселя, діода та конденсатора і паралельним підключенням до діода та конденсатора регулюючого транзистора. Такий перетворювач постійної напруги має дві вхідні клеми, до першої з яких підключена перша вихідна клема, емітер регулюючого транзистора та перший вивід конденсатора, до другого виводу якого підключена друга вихідна клема, катод діода, анод якого з'єднаний з першим виводом дроселя та колектором регулюючого транзистора, база якого підключена до виходу блока регулятора. Другий вивід дроселя з'єднаний з другою вхідною клемою, а вхід блока регулятора з'єднаний з другою вихідною клемою. Недоліком відомого перетворювача постійної напруги є відсутність захисту діода та дроселя у випадку короткого замикання між вихідними клемами. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є вибраний у якості найближчого аналогу перетворювач постійної напруги, виконаний на основі інтегрального регулятора, наприклад, КР1156ЕУ5 [Информационный листок. DC-DCконвертор. КР1156ЕУ5. НТЦ СИТ. Россия. Брянськ], що містить перший транзистор, блок регулятора, конденсатор, подільник зворотного зв'язку, вхідні та вихідні клеми, причому емітер транзистора, перший вивід живлення блока регулятора, перший вивід конденсатора, перший вхід подільника зворотного зв'язку та перша вихідна клема підключені до першої вхідної клеми, другий вхід подільника зворотного зв'язку підключений до другої вихідної клеми, другого виводу конденсатора та катоду діода, анод якого з'єднаний з першим виводом дроселя та колектором транзистора, база якого підключена до виходу блока регулятора, вхід якого з'єднаний з виходом подільника зворотного зв'язку, а другий вивід живлення - підключений до другого виводу дроселя. При цьому другий вивід дроселя зв'язаний з другою вхідною клемою. Недоліком найближчого аналогу є відсутність захисту елементів перетворювача при виході його з нормального режиму роботи, а саме, у випадку короткого замикання між його вихідними клемами. СО (0 5Г 9163 В такому випадку вихідний струм, який протікає через діод та дросель, може досягнути значення, що значно перевищує дозволені значення постійного струму через ці елементи. Збільшення струму тягне за собою значне перевищення потужності, яку діод або дросель спроможні розсіяти, внаслідок чого ці елементи можуть вийти з ладу. В основу корисної моделі поставлено задачу забезпечити захист елементів перетворювача напруги при виході з нормального режиму роботи шляхом обмеження струму, який протікає через діод та дросель у випадку короткого замикання при мінімальних втратах потужності в нормальному режимі роботи. Поставлена задача вирішується тим, що перетворювач постійної напруги, що містить транзистор, блок регулятора, конденсатор, подільник зворотного зв'язку, вхідні та вихідні клеми, причому емітер першого транзистора, перший вивід живлення блока регулятора, перший вивід конденсатора, перший вхід подільника зворотного зв'язку та перша вихідна клема підключені до першої вхідної клеми, другий вхід подільника зворотного зв'язку підключений до другої вихідної клеми, другого виводу конденсатора та катоду першого діода, анод якого з'єднаний з першим виводом дроселя та колектором першого транзистора, база якого підключена до виходу блока регулятора, вхід якого з'єднаний з виходом подільника зворотного зв'язку, а другий вивід живлення - підключений до другого виводу дроселя, згідно запропонованого рішення, додатково містить перший резистор, другий транзистор, другий резистор та другий діод, анод якого підключений до емітера другого транзистора, другого виводу дроселя та першого виводу першого резистора, другий вивід якого з'єднаний з другою вхідною клемою та колектором другого транзистора, база якого підключена до катода другого діода і першого виводу другого резистора, другий вивід якого підключений до другої вихідної клеми. В запропонованому перетворювачі за рахунок додаткового опору першого резистора у випадку короткого замикання між вихідними клемами обмежується значення струму через перший діод та дросель до величини, яку на протязі тривалого часу можуть витримувати ці елементи. Водночас у нормальному режимі роботи перетворювача відкривається другий транзистор, що забезпечує значне зменшення падіння напруги на першому резисторі, тобто зводить до мінімуму втрати потужності на останньому. На кресленні представлена блок-схема перетворювача постійної напруги. Перетворювач постійної напруги містить дві вхідні клеми 1 та 2, до і першої з яких підключена перша вихідна клема 3, емітер першого транзистора 4, перший вивід живлення блока 5 регулятора, перший вивід конденсатора 6 та перший вхід подільника 7 зворотного зв'язку, до другого входу якого підключена друга вихідна клема 8, другий вивід конденсатора 6 та катод першого діода 9, анод якого з'єднаний з першим виводом дроселя 10 та колектором першого транзистора 4, база якого підключена до виходу блока 5 регулятора, вхід якого з'єднаний з виходом подільника 7 зво ротного зв'язку, а другий вивід живлення підключений до другого виводу дроселя 10, першого виводу першого резистора 11, емітера другого транзистора 12 та до анода другого діода 13, катод якого з'єднаний з базою другого транзистора 12 та першим виводом другого резистора 14, другий вивід якого підключений до другої вихідної клеми 8, а друга вхідна клема 2 підключена до другого виводу першого резистора 11 та колектора другого транзистора 12. Перетворювач постійної напруги працює таким чином. Після подання напруги живлення на вхідні клеми 1 та 2 через перший резистор 11, дросель 10 та діод 9 починає заряджатись конденсатор 6. Так як напруга на вихідних клемах 3 та 8 повинна бути більше вхідної напруги, що подається на вхідні клеми 1 та 2, то на вхід блока регулятора 5 із подільника 7 зворотного зв'язку надходить напруга менше встановленого значення. В цьому випадку перший транзистор 4 перемикається з установленою частотою. ЕРС самоіндукції, що наводиться на дроселі 10 через діод 9, продовжує заряджати конденсатор 6. Коли напруга на конденсаторі б стає більше вхідної напруги, другий транзистор 12 відкривається. Відкритий транзистор 12 шунтує перший резистор 11, що дозволяє зберегти високий КПД перетворювача. При відсутності навантаження на виході перетворювача постійної напруги, тобто на конденсаторі 6, встановлюється квазістабільна напруга, а перемикання першого транзистора 4 відбуваються тільки тоді, коли потрібно компенсувати втрати заряду на конденсаторі 6 за рахунок струму, що протікає через подільник 7 зворотного зв'язку. Коли струм навантаження знаходиться в межах номінальних значень, то на конденсаторі 6 встановлюється постійна напруга із заданим рівнем пульсацій. В цьому випадку другий діод 13 закритий, а другий транзистор 12 знаходиться в стані насичення і не перешкоджає роботі блока 5 регулятора. В разі короткого замикання між вихідними клемами 3 та 8 струм, що проходить через перший резистор 11, другий діод 13 та другий резистор 14, створює падіння напруги на другому діоді 13, що закриває другий транзистор 12. Внаслідок цього струм короткого замикання обмежується, у першу чергу, опором першого резистора 11. Величина допустимо можливого струму короткого замикання не повинна перевищувати допустимий постійний струм через перший діод 9, а потужність першого резистора 11 та дроселя 10 повинна забезпечувати довготривале коротке замикання. В разі усунення короткого замикання перетворювач постійної напруги автоматично відновлює свою роботу, і на конденсаторі 6 знову з'являється напруга, що перевищує падіння напруги між вхідними клемами 1 та 2. Таким чином, додатково введені в перетворювач напруги перший резистор 11, другий транзистор 12, другий діод 13 та другий резистор 14 із їх зв'язками з іншими елементами схеми забезпечують обмеження струму в ланцюгу навантаження цього перетворювача постійної напруги у випадку короткого замикання між вихідними клемами без втрат потужності на першому резисторі 11 у нормальному режимі роботи. 9163 ФІГ. Комп'ютерна верстка М. Клююн Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601