Транзисторный преобразователь постоянного напряжения

Транзисторный преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение технологичности. Преобразователь содержит выходной трансформатор 1, силовые транзисторы 3,4, соединенные по схеме двухтактного инвертора с выходным выпрямителем 6 и емкостным сглаживающим фильтром 7. узел 13 запрета, усилитель 20, генератор 19 тактовых импульсов. Во время запуска, когда конденсатор 7 выходного сглаживающего фильтра разряжен, силовые транзисторы 3, 4 поочередно открываются током цепочек 21, 22 «а время действия импульсов генератора 19. После запуска устройства конденсатор 15 заряжается и удерживает транзисторы 14, 20 в закрытом состоянии, а с помощью транзисторов 29,30 осуществляется синхронизация преобразователя , при этом коммутация силовых транзисторов происходит по безопасной траектории.2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (м)ю Н 02 M 7/538

ГОСУДАРСТВЕН(ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4665735/07 (22) 23.03.89 (46) 07.04.91. Бюл. Рв 13

P1) Филиал Всесоюзного научно-исследовательского института энергетики по Сибири, Дальнему Востоку и Северу СССР (72) В.П.Фоминых и А.А.Мазунов (53) 621.314.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство. СССР

Ю 1457131, кл. Н 02 М 7/537, 1986.

7 (54) ТРАНЗИСТОРНЬ1Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения — повышение технологичности. Преобразователь

„„ Ы„„1640802 А1 содержит выходной трансформатор 1, силовые транзисторы 3,4, соединенные по схеме двухтактного инвертора с выходным выпрямителем 6 и емкостным сглаживающим фильтром 7, узел 13 запрета, усилитель 20, генератор 19 тактовых импульсов, Во время запуска, когда конденсатор 7 выходного сглаживающего фильтра разряжен, силовые транзисторы 3, 4 поочередно открываются током цепочек 21, 22 -:а время действия импульсов генератора 19. После запуска устройства конденсатор 15 заряжается и удерживает транзисторы 14, 20 в закрытом состоянии, а с помощью транзисторов 29, 30

° осуществляется синхронизация преобразователя, при этом коммутация силовых тран- зисторов происходит по безопасной траектории. 2 ил.

1640802

35

50 ж,ж,з) 55

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение технологичности.

На фиг. 1 приведена схема транзисторного преобразователя постоянного напря. жения; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу. . Транзисторный преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1) содержит выходной трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого крайними выводами подсоединена к коллекторам силовых транзисторов 3 и 4, эмиттерами соединенных с минусовой клеммой источника питания Ел, а средняя точка первичной обмотки 2 подключена к плюсовой клемме источника питания. К вторичной обмотке 5 выходного трансформатора 1 подсоединен выпрямитель 6 с емкостным сглаживающим фильтром 7 (конденсатором). Базовые обмотки 8 и 9 выходного трансформатора 1 через ограничительные резисторы 10 и 11 подключены к базоэмиттерным переходам силовых транзисторов 3 и 4.

Дополнительный выпрямитель 12 включен между базовыми обмотками 8 и 9 и од-. ним из входов элемента 13 запрета, включающего в себя транзистор 14, конденсатор 15, резисторы 16-18. Второй вход элемента 13 запрета подключен к выходу генератора 19 тактовых импульсов, а выход- к входу усилителя 20. Один силовой вывод усилителя 20 подсоединен к плюсовой клемме источника питания Е, а к второму выводу подключены первые выводы последовательных RCD-цепочек 21 и 22, вторыми выводами соединенных с базовыми выводами силовых транзисторов 3 и 4 и состоящих из диодов 23 и 24, резисторов 25 и 26 и конденсаторов 27 и 28. Управляющие входы согласующих транзисторов 29 и 30, шунтированных встречными диодами 31 и

32, подключены к выходам генератора 19 тактовых импульсов, эмиттерные выводы— к минусовой клемме источника питания Ел, а коллекторы — к точкам соединения резисторов и конденсаторов цепочек 21 и 22.

Параллельно силовым транзисторам 3 и

4 подсоединены встречные диоды 33 и 34 и конденсаторы 35 и 36 через диоды 37 и 38.

Параллельно диодам 37 и 38 включены резисторы 39 и 40 и баэоэмиттерные переходы транзисторов 41 и 42, коллекторны е выводы которых через резисторы 43 и 44 соединены с базовыми выводами транзисторов 45 и 46, шунтирующих базоэмиттерные переходы силовых транзисторов 3 и 4. Кроме того, базовые выводы транзисторов 45 и 46 через резисторы 47 и 48 соединены с общими точками диодов 23 и 24 и резисторов 25 и 26

RCD-цепочек 21 и 22.

Преобразователь работает следующим образом.

Генератор 19 тактовых импульсов формирует однополярные импульсы 01, Оз, Оз (фиг. 2а, б, в), причем импульсы Оз и Оз сдвинуты относительно друг друга на 180 эл.град.. а частота импульсов 01 в два раза выше частоты импульсов Оз и Оз.

В исходном состоянии, до момента времени ti (фиг. 2) конденсаторы 7, 15, 27 и 28 разряжены (фиг, 2г, е, ж, з), конденсаторы 35 и 36 заряжены (фиг. 2л, м) до напряжения питания, транзисторы 3, 4, 14, 20, 29, 30, 41, 42, 45 и 46 закрыты.

В момент времени11 с выхода генератора 19 тактовых импульсов поступают импульсы 01 и Оз на управляющие входы транзисторов 14 и 29. Транзистор 14 открывается, формируя отпирающий сигнал для усилителя 20, транзистор которого также открывается (фиг. 2д). На базу транзистора 3 в течение действия импульса Uz(t>-tz, фиг. 26) через усилитель 20 и цепочку 22 подается положительное напряжение от источника питания, и транзистор 3 открывается (фиг. 2 и, n). В это время транзистор 4 остается закрытым (фиг. 2 к, м), так как его базоэмиттерный переход через конденсатор 27 шунтируется открытым транзистором 29.

Транзисторы 45 и 46 остаются закрытыми, так как на их базы через резисторы 47 и 48 и диоды 23 и 24 подается запирающее напряжение от усилителя 20, Напряжение питания Е через открытый транзистор 3 прикладывается к секции

2.1 первичной обмотки 2 выходного трансформатора 1. Конденсатор 35 разряжается до нулевого значения напряжения через открытый транзистор 3, базоэмиттерный переход транзистора 41 и резистор 39 (фиг.

2л), а конденсатор 36 заряжается от обмотки

2 трансформатора 1 (фиг. 1, полярность без скобок) через открытый транзистор 3 и диод

38 до напряжения 2Е (фиг. 2м). Конденсаторы 7, 15 и 28 заряжаются следующими напряжениями: конденсатор 7 выходного сглаживающего фильтра — напряжением обмотки 5 через выпрямитель 6, конденсатор

15 — напряжением обмотки 8 и конденсатор

28 — базовым током транзистора 3 (фиг. 2 г, После исчезновения управляющих импульсов U >, Lh в момент времени tz (фиг, 2а) транзисторы 14, 20 и 29 закрываются, и ток через цепочку 22 прекращается, Ток цепи положительной обратной связи. образован1640802 ной обмоткой 9 и резистором 11, недостаточен для поддержания в открытом состоянии силового транзистора 3 во время заряда конденсатора 7, и транзистор 3 в момент времени tz также закрывается (фиг. 2 и, л).

В момент времени з с выхода генератора 19 поступают импульсы U> и 0з (фиг. 2а, в), открывающие транзисторы 14, 20 и 30, На базу транзистора 4 в интервале времени

t2-t4 через усилитель 20 и цепочку 21 подается положительное напряжение от.источника питания, и транзистор 4 открывается (фиг. 2к, м). В это время к баэоэмиттерному переходу транзистора 3 через открытый транзистор 30 прикладывается запирающее напряжение конденсатора 28, и транзистор 3 остается закрытым (фиг. 2 и, л), Транзисторы 45 и 46 в интервале времени

tg-t4 также остаются закрытыми, так как на их базы через резисторы 47 и 48 и диоды 23 и 24 подается запирающее напряжение от источника питания.

Напряжение питания Еп через открытый силовой транзистор 4 прикладывается к секции 2.2 первичной обмотки 2 трансформатора 1 (фиг. 2м), и конденсатор 7 выходного сглаживающего фильтра подзаряжается напряжением обмотки 5 через выпрямитель 6 (фиг. 2з), Конденсатор 35 заряжается от обмотки 2 трансформатора 1 (полярность в скобках) через диод 37 и открытый транзистор 4 (фиг, 2л), а конденсатор 36 заряжается до нулевого значения напряжения через открытый транзистор 4 и базоэмиттерный переход транзистора 42 и резистор 40 (фиг. 2м).

После исчезновения импульсов U>, 0з в момент времени t4 (фиг. 2а) транзисторы

14-30 закрываются. Силовой транзистор 4 также закрывается (фиг. 2 к, м), так как ток через цепочку 21 прекращается, а ток цепи положительной обратной связи, образованный обмоткой 8 и резистором 10, недостаточен для поддержания транзистора 4 в открытом состоянии во время заряда конденсатора 7.

В результате последовательно-попеременной подачи отпирающих импульсов на базы силовых транзисторов 3 и 4 происходит заряд конденсатора 7 выходного сглаживающего фильтра и после очередного открывающего импульса Оз в интервале времени t6-t6 транзистор 4 остается открытым до конца полупериода за счет цепи положительной обратной связи. образованной обмоткой 8 (фиг. 1, полярность в скобках) и резистором 10. При этом от обмотки

9 заряжаются конденсаторы 28 (через резистор 11 и диод 32) и 15 (через выпрямитель

12 и резистор 17). С момента времени тт ющего базоэмиттерный переход силового транзистора 3 (фиг, 2и). Таким образом транзистор 3 остается в закрытом состоянии до конца перезаряда конденсаторов 35

55 и 36 (интервал времени сэ-тg).

К моменту времени t9 конденсатор 36 заряжается -до двойного напряжения питания Еп (фиг. 2м), а конденсатор 35 разряжается до нуля (фиг, 2л). Ток через базоэмиттерный переход транзистора 41

10 .15

50 напряжение на конденсаторе 15 (фиг, 2г) достигает величины, достаточной для запирания транзистора 14 узла 13 запрета, который прекращает формирование отпирающего сигнала для транзистора усилителя 20 (фиг. 2в, при t > tT). В дальнейшей работе импульсами генератора 19 открывается только транзисторы 29 и 30, осуществляя синхронизацию преобразователя.

В установившемся режиме переключение силовых транзисторов происходит следующим образом. В момент времени te c выхода генератора 19 поступают импульсы

U1, 02 (фиг. 2а) на базы транзисторов 14 и

29. Транзистор 14 остается закрытым напряжением конденсатора 15 (фиг. 2г), а транзистор 29 открывается. К баэоэмиттерному переходу транзистора 4 прикладывается напряжение конденсатора 27, и происходит форсированное закрытие транзистора 4 (фиг. 2к). Поскольку с этого момента оба транзистора 3 и 4 закрыты (фиг. 2 и, к) конденсатор 36 заряжается (фиг. 2м), а конденсатор 35 разряжается (фиг. 2л) током намагничивания трансформатора 1, который после закрытия транзистора 4 переключается из секции 2,2 во всю обмотку 2 и протекает в направлении от ее качала к концу (фиг. 1, пунктирная стрелка, фиг, 20) и замыкается по цепи: конец секции 2.2 — конденсатор 36 — диод 38 — баэоэмиттерный переход транзистора 41 — конденсатор 35— начало секции 2,1. После незначительного разряда конденсатора 35, когда его приведенное значение напряжения становится меньше напряжения на конденсаторе 7, диоды выпрямителя 6 закрываются. По мере перезаряда конденсаторов 35 и 36 напряжение на транзисторе 4 плавно возрастает (фиг. 2м), а на транзисторе 3 спадает (фиг.

2л), таким образом переключение силовых транзисторов осуществляется по безопасной траектории. Напряжение на обмотках выходного трансформатора 1 изменяется в соответствии с изменением напряжения на конденсаторах,35 и 36 (фиг. 2н).

Так как ток разряда конденсатора 35 протекает через базоэмиттерный переход транзистора 41, последний открывается, что ведет к открытию транзистора 45, шунтиру1640802 прекращается, транзисторы 41 и 45 закрываются, а силовой транзистор 3 открывается напряжением обмотки 9 (полярность без скобок) при нулевом значении напряжения на его коллектор-эмиттерном переходе.

Обратное переключение силовых транзисторов по истечении полупериода происходит аналогично, Таким образом, в предлагаемом преобразователе обеспечивается устойчивый запуск при первоначальном пуске и после снятия коротких замыканий в цепи нагрузки. В установившемся режиме выключение силовых транзисторов происходит при минимальном напряжении на коллектор-эмиттерном переходе, равном падению напряжения на насыщенном транзисторе, а напряжение на нем возрастает плавно после прекращения тока, Включение силовых транзисторов происходит после спада напряжения до нуля, Плавное изменение напряжения на обмотках выходного трансформатора и силовых транзисторах позволяет снизить уровень электромагнитных помех, излучаемых преобразователем.

В преобразователе закрытие дополнительных- транзисторов, шунтирующих базоэмиттерные переходы силовых транзисторов, происходит в момент прекращения тока перезаряда коммутирующих конденсаторов, соответствующий моменту окончания их перезаряда и снижению до нуля напряжения на открывающемся транзисторе. При этом отсутствуют пороговые цепочки, измеряющие напряжение на коллектор-эмиттерных переходах силовых транзисторов и требующие тщательного подбора элементов, что в сравнении с известным преобразователем повышает технологичность в процессе производства и при эксплуатации, Формула изобретения

Транзисторный преобразователь постоянного напряжения, содержащий выходной трансформатор, первичная обмотка которого включена в коллекторные цепи си5

45 ловых транзисторов, шунтированных обратными диодами, базовые обмотки положительной обратной связи через ограничительные резисторы подключены к базоэмиттерным переходам силовых транзисторов, а к вторичной обмотке подсоединен выходной выпрямитель с емкостным фильтром, дополнительный выпрямитель, включенный между базовыми обмотками выходного трансформатора и первым входом элемента запрета, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход элемента запрета — к входу усилителя, один силовой вывод которого подсоединен к питающему выводу, а к второму выводу подключены первые выводы последовательных RCD-цепочек, вторыми выводами соединенных с базовыми выводами силовых транзисторов, согласующие транзисторы, шунтированные встречными диодами и коллекторами, соединенные с общими точками резисторов и конденсаторов цепочек, эмиттерами — с эмиттерами силовых транзисторов, а управляющие выводы согласующих транзисторов подключены к выходам генератора тактовых импульсов, коммутирующий конденсатор, первый и второй дополнительные транзисторы, подключенные параллельно баэоэмиттерным переходам силовых транзисторов, диоды, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности, введены третий и четвертый дополнительные транзисторы и второй коммутирующий конденсатор, при этом коммутирующие конденсаторы подключены параллельно силовым транзисторам через шунтированные диодами базозмиттерные переходы третьего и четвертого дополнительных транзисторов, а базовые выводы первого и второго дополнительных транзисторов через резисторы соединены с коллекторными выводами третьего и четвертого дополнительных транзисторов и общими точками диодов и резисторов последовательных RCD-цепочек.

1640802 ц t tz 6 9

Ф", у t

Оу

Oss m

Ж ф ф

Н

g Ьуу л) йв ю "

02 и)

Составитель Т.Ершова

Редактор В;Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор Л.Патай

Заказ 1021 Тираж 393 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101