Преобразователь напряжения
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ttt) 445)0 5
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 13.10.72 (21) 1836? IO/2- 1-7 с присоединением заявки № (51) М. Кл. Н 02m 7/20
G 051 1/64
Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий
Опубликовано 30.09.74. Бюллетень № 36
Дата опубликования описания 06.08.75 (53) УДК 621.316.?22.1 (088.8) (72) Автор изобретения
В. И. Бутенко (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВА1 ЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
Государственный комитет (32) Приоритет
Изобретение относится к области электропитания радиоэлектронной аппаратуры может использоваться для получения переменного стабилизированного или нестабилизированного напряжения.
Известны преобразователи напряжения с самовозбуждснием, содержащие два основных и два дополнительных транзистора, а такжс два диода и выходной трансформатор.
В известных преобразователях напряжения с самовозбуждением происходит нежелательное рассеивание мощности в токозадающей цепи, обеспечивающей запуск схемы и протекание базового тока транзисторов преобразователя. Эффективность известных мер сниже ния мощности, рассеиваемой на токозадающей базовой цени, невелика.
Указанное рассеивание мощности приводит к уменьшению к. п.д. преобразователя и к необходимости использования относительно мощных элементов в токозадающий цепи преобразователей большой и средней мощности или к необходимости использования усилителя мощности, что резко усложняет устройство.
Использование мощных элементов в токозадающей цспц стабилизированных преобразователей с управлением по базовой цепи особенно нежелательно, так как в состав токозадающсй цепи входит регулирующий транзистор, увеличение мощности которого приводит к увеличеншо габаритов и веса преобразователя.
Целью изобретения является повышение к. п. д. транзисторных преобразователей на5 пряжения с самовозбуждением и уменьшение мощности токозадающей цепи.
Это достигается тем, что в предлагаемом преобразователе каждая из двух базовых обмоток трансформатора включена между базой
10 основного транзистора ii эмиттером дополнительного транзистора, коллектор которого соединен с коллектором соответствующего основного транзистора, причем базы обоих дополнительных транзисторов соединены и подклю15 чены к токозадающей цепи, а между эмиттером каждого из дополнительных транзисторов и эмиттерами основных транзисторов включен диод.
На фнг. 1 показана принципиальная схема
20 предлагаемого прсобразователя напряжения; на фиг. 2 — временные эпюры напряжении.
Преобразователь напряжения содержит два основных транзистора 1 и 2 и трансформатор
3, которые образуют двухтактную схему. Меж25 ду базой основного транзистора 1 и эмиттером дополнительного транзистора 4 включена одна из базовых обмоток трансформатора 3. Коллектор транзистора 4 соединен с коллектором транзистора 1. Между эмиттером транзистора
30 4 и эмиттером транзистора 1 включен допол445105
65
3 нительный диод 5. Аналогичным образом соединены между собой основной транзистор 2, дополнительный транзистор 6 и дополнительный диод 7. Базы дополнительных транзисторов 4 и 6 соединены и подключены к токозадающей цепи 8.
Конкретное выполнение токозадающей цепи
8 может быть различным. Она может содержать только пассивные элементы в случае нестабилизированного преобразователя или пассивные элементы совместно с транзисторами в случае стабилизированного преобразователя с управлением по базовой цепи, когда токозадающая цепь входит в состав контура авторегулирования.
Преобразователь напряжения работает следующим образом.
После подключения питающего напряжения
U» с помощью токозадающей цепи 8 в базы транзисторов 4 и 6 задается некоторый ток.
Этот ток усиливается транзисторами 4 и 6 и с их эмиттером через обмотки трансформатора
3 поступает в базы транзисторов 1 и 2. В силу флуктуации тока и неизбежной асимметрии схемы нарастание тока в одной из ее половин происходит быстрее, в результате чего один из основных транзисторов (например, транзистор
1) открывается ранее. Направление включения базовых и коллекторных обмоток трансформатора таково, что имеется положительная обратная связь, в результате чего возникают лавинообразные процессы открывания транзисторов 1 и 4 и закрывания транзисторов 2 и 6. После окончания весьма быстрых лавинообразных процессов транзисторы 1 и 4 оказываются открытыми, а транзисторы 2 и 6 закрытыми, что соответствует моменту t> на эпюрах фиг. 2.
После момента 4 на коллекторе открытого транзистора 1 устанавливается небольшое положительное напряжение U„, (фиг. 2,a), на его базе — небольшое положительное напряжение Уа,< (фиг. 2, б), близкое к напряжению отсечки входной характеристики транзистора
1, на эмиттере транзистора 4 (фиг. 2, в) — отрицательное напряжение Уа — Uo ь а на базе транзисторов 4 и 6 (фиг. 2,и) также отрицательное напряжение - — U6 бибо 7бо ю где Uap4 — напряжение на переходе эмиттер — база открытого транзистора 4.
После момента 4 диод 5 закрыт напряжением Up — Uopь В то же время на коллекторе закрытого транзистора 2 поддерживается большое положительное напряжение (фиг. 2, г), на его базе — отрицательное напряжение Уа — U, — фиг. 2,д (где Up — прямое напряжение на открытом диоде 7). На эмиттере транзистора 6 (фиг. 2, е) — положительное напряжение U,т. Таким образом, транзистор 6 закрыт отрицательным напряжением
Ui + U 7 на переходе эмиттер — база, следовательно, весь ток из токозадающей цепи 8.поступает только в базу транзистора 4. Отмечен5
55 ное состояние неустойчиво. Оно поддерживается до тех пор, пока сердечник трансформатора 3 не войдет в насыщенное состояние в момент t2. Насыщение сердечника вызывает быстрый лавинообразный процесс закрывания транзисторов 1 и 4 при одновременном открывании транзисторов 2 и 6, после чего сердечник трансформатора начинает перемагничиваться в обратном направлении.
После момента t преобразователь приходит во второе неустойчивое состояние, когда на коллекторе открытого транзистора 2 имеется небольшое положительное напряжение U„p, на
1 его базе — небольшое положительное напряжение Upped на эмиттере открытого транзистора 6 отрицательное напряжение U — Uap2, а на базе транзисторов 4 и 6 — также отрицательное напряжение — б (бо а бо ° > где Upp — напряжение на переходе эмиттер — база открытого транзистора 6.
После момента t2 диод 7 закрыт напряжением Up — Уа,2. В это же время на коллекторе закрытого транзистора 1 поддерживается большое положительное напряжение U>, на его базе — отрицательное напряжение Уа—
U„ (где U„s — прямое напряжение на открытом диоде 5), На эмиттере транзистора 4— положительное напряжение U,>. Таким образом, транзистор 4 закрыт отрицательным напряжением Uz + U„на переходе эмиттер— база, следовательно, весь ток из токозадающей цепи 8 поступает только в базу тран",истора 6. Отмеченное состояние также неустойчиво. Опо продолжается до момента 4, когда сердечник трансформатора 3 опять входпт в насыщение. Насыщение сердечника вызывает лавинообразный процесс закрывания транзисторов 2 и 6 при одновременном открывании транзисторов 1 и 4, Состояние после 4 аналогично состоянию после ti.
Далее процессы периодически повторяются.
Симметрия схемы обспечивает получение симметричных колебаний прямоугольной формы, которые в виде выходного напряжения
U,, могут быть сняты с обмотки трансформатора 3.
В процессе работы преобразователя токозадающая цепь 8 поочередно обеспечивает протекание базового тока 1а дополнительных транзисторов 4 и 6.
Мощность Р„рассеиваемая на токозадающей цепи, определяется выражением т — (U» + U>) бд
= (U»+ (Ue — або Л бд.
Обозначив базовый ток основных транзисторов 1а,, можно выразить мощность Р,, рассеиваемую в токозадающей (пусковой) цепи наиболее экономичного из известных преобразователей с самовозбуждением. рт = (ви + (7б — бо )) бо.
445105
Если учесть, что бо — бд (д + 1) где B — коэффициент усиления дополнительных транзисторов 4 и б от базы к коллектору, то
P =В„+1.
Р, Это значит, что мощность токозадающей цепи в данном преобразователе может быть в (В +1) раз меньше, чем в известных преобразователях.
Вместе с тем, суммарная мощность, рассеиваемая на обоих дополнительных транзисторах, значительно меньше мощности, которая рассеивается на токозадающей цепи известных преобразователей с самовозбуждением.
Это объясняется тем, что напряжение на каждом дополнительном транзисторе в открытом состоянии U«+ (Уб — Уб,) значительно меньше напряжения на токозадающей цепи известных преобразователей вх + (б (бо)
Резкое уменьшение мощности, рассеиваемой в токозадающей цепи, и малая суммарная мощность, рассеиваемая на обоих дополнительных транзисторах, обеспечивают повышение к. п. д. данного преобразователя по сравнению с известными.
Предмет изобретения
Преобразователь напряжения с самовозбуждением, содержащий два основных и два дополнительных транзистора, а также два диода и выходной трансформатор, о тл и ч а ющи йся тем, что, с целью повышения к.п.д. преобразователя и уменьшения мощности тоI5 козадающей цепи, каждая из двух базовых обмоток выходного трансформатора включена между базой основного транзистора и эмиттером дополнительного транзистора, коллектор которого соединен с коллектором соответ20 ствующего основного транзистора, причем базы обоих дополнительных транзисторов соединены между собой и подключены к токозадающей цепи, а между эмиттером каждого из дополнительных транзисторов и эмиттерами
25 основных транзисторов включен диод.