Двухтактный преобразователь постоянного напряжения

Двухтактный преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройств электропитания.

Широко известны транзисторные преобразователи постоянного напряжения в переменное прямоугольной формы на основе генератора Роэра (см., например, SU №367512, МПК - 2 Н02М 7/52, Н03К 5/13 23.01.73).

Эти преобразователи содержат насыщающийся трансформатор, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой и подключена к двум транзисторам, управление базовым током которых осуществляется с помощью двух обмоток.

Недостаток этих преобразователей заключается в наличии броска тока коллектора запираемого транзистора при насыщении трансформатора, а также в необходимости применения двух обмоток обратной связи. Дополнительные обмотки трансформатора и транзисторы могут использоваться для дополнительных целей.

Известен двухтактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий источник постоянного напряжения, два транзистора, эмиттеры которых подключены к одному полюсу, трансформатор, первичная обмотка которого снабжена выводом от средней точки, а одна из вторичных обмоток соединена с конденсатором и образует цепочку обратной связи, и два резистора (RU №2223591, МПК 7 Н02М 7/538, 10.02.2004 г.).

Недостатком этого преобразователя является его ограниченная мощность, определяемая выбором транзисторов, ток управление которыми определяется ограниченной возможностью цепочки обратной связи.

Технический эффект заключается в существенном увеличении мощности преобразователя.

Сущность заключается в том, что двухтактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий источник постоянного напряжения, два основных транзистора, эмиттеры которых подключены к одному полюсу источника, трансформатор, первичная обмотка которого снабжена выводом от средней точки, подключенным ко второму полюсу источника питания, а два ее зажима соединены соответственно с коллекторами этих транзисторов, цепочку обратной связи, состоящую из обмотки обратной связи, соединенной последовательно с конденсатором, два резистора, каждый из которых одним зажимом подключен к второму полюсу источника питания, снабжен двумя дополнительными резисторами и транзисторами такого же типа, эмиттер каждого из которых соединен с базой основного транзистора, а коллектор каждого из этих транзисторов соединен с основным резистором. К базе каждого из этих транзисторов подключен однин из зажимов цепочки обратной связи и дополнительный резистор.

На фиг.1 показана схема устройства, выполненного на транзисторах типа p-n-p, на фиг.2,а-ж - диаграммы напряжений на наиболее важных элементах схемы.

Устройство (фиг.1) содержит источник постоянного напряжения 1, два основных транзистора 2 и 3, дополнительных транзистора 4 и 5, трансформатор 6, первичная обмотка которого АХ каждым из зажимов соединена с коллектором основных транзисторов, а средней точкой 0 - к минусу источника 1, обмотку обратной связи a₁x₁ и вторичную обмотку ах, к которой подключена нагрузка 7. Последовательно с обмоткой обратной связи a₁x₁ включен конденсатор 8, и эта цепочка включена между базами дополнительных транзисторов 4 и 5. Между базой каждого из этих транзисторов и минусом источника питания 1 подключен резистор, а эмиттер этого транзистора соединен с базой основного транзистора. Так к базе транзистора 4 подсоединен резистор 10, а к базе транзистора 5 - резистор 11. Коллектор каждого из дополнительных транзисторов через резистор соединен с минусовым зажимом источника 1. Так коллектор транзистора 4 через резистор 9 соединен с минусом источника 1, а коллектор транзистора 5 через резистор 12 также соединен с минусом этого источника.

Работа преобразователя (фиг.1) происходит следующим образом.

После включения и окончания переходного процесса с момента t=0 пусть будет открыт транзистор 4, а следовательно, и транзистор 2 (фиг.2,в); поскольку ток коллектора транзистора 4 является током базы транзистора 2. При этом транзистор 5, а следовательно, и транзистор 3 будут закрыты (фиг.2, г), поскольку база транзистора 5 имеет положительный потенциал относительно эмиттера, обусловленный работой a₁x₁ трансформатора 6 в предыдущем цикле. Знак напряжения на конденсаторе 8 указан на фиг.1 без скобок. При открытом транзисторе 2 все напряжение источника питания 1 будет приложено к полуобмотке АО трансформатора 6, и его магнитопровод будет перемагничиваться. Начиная с момента t=0, конденсатор 8 начнет перезаряжаться, и перезаряд закончится в момент времени где Т - период (фиг.2, а, б). Путь перезаряда конденсатора 8: зажим a₁ обмотки обратной связи, конденсатор 8, резистор 11, источник питания 1, переход эмиттер - база транзисторов 2 и 4 и зажим x₁ обмотки обратной связи. В процессе перезаряда конденсатора в момент потенциал базы транзистора 5 уменьшится до такой величины, что транзистор 5 открывается током базы, протекающим через переходы эмиттер - база транзисторов 3 и 5 и резистор 12. При этом транзистор 4, а следовательно, и 2 закрываются (u₂, фиг.2, в). Знак напряжения на конденсаторе 8 после перезаряда показан на фиг.1 в скобках. Теперь уже напряжение источника питания 1 будет приложено к полуобмотке ХО трансформатора, и под действием э.д.с. обмотки a₁x₁ и источника питания 1 конденсатор 8 будет перезаряжаться в противоположном направлении. Путь перезаряда: зажим x₁ обмотки a₁x₁ обратной связи, резистор 10 (u₉ фиг.2, д), источник питания 1, переход эмиттер - база транзисторов 3 и 5, конденсатор 8, зажим a₁ обмотки a₁x₁. В момент времени t=Т в результате указанного перезаряда потенциал на базе транзистора 4 уменьшится, а на базе транзистора 5 увеличится до такой степени, что транзистор 4 откроется, вследствие чего током базы транзистора 2, протекающим через коллектор транзистора 4 и резистора 9, транзистор 2 откроется, а транзистор 5 и транзистор 3 - закрываются. В дальнейшем все процессы повторяются аналогично описанному выше.

В связи с тем, что мощные транзисторы 2 и 3 управляются током коллектора менее мощных транзисторов 4 и 5, преобразователь может быть выполнен на большую мощность (по сравнению с прототипом). Схема (фиг.1) обеспечивает запуск преобразователя без каких-либо дополнительных элементов и средств. Преобразователь может быть выполнен на любом ненасыщающемся трансформаторе с силовыми транзисторами 2 и 3 большой мощности и относительно невысоким коэффициентом усиления как на транзисторах типа p-n-p, так и n-р-n.

Моделирование преобразователя и его экспериментальная проверка подтвердили его работоспособность как в пусковом, так и в установившемся режимах (диаграммы фиг.2, а-ж), при различных параметрах трансформатора и транзисторов.

Двухтактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий источник постоянного напряжения, два основных транзистора, эмиттеры которых подключены к одному полюсу источника, трансформатор, первичная обмотка которого снабжена выводом от средней точки, подключенным ко второму полюсу источника питания, а два ее зажима соединены соответственно с коллекторами этих транзисторов, цепочку обратной связи, состоящую из обмотки обратной связи, соединенной последовательно с конденсатором, два резистора, каждый из которых одним зажимом подключен ко второму полюсу источника питания, отличающийся тем, что он снабжен двумя дополнительными резисторами и транзисторами такого же типа, эмиттер каждого из которых соединен с базой основного транзистора, а коллектор каждого из этих транзисторов соединен с основным резистором, причем к базе каждого из этих транзисторов подключен один из зажимов цепочки обратной связи и дополнительный резистор.